JPH0743600A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH0743600A JPH0743600A JP5190106A JP19010693A JPH0743600A JP H0743600 A JPH0743600 A JP H0743600A JP 5190106 A JP5190106 A JP 5190106A JP 19010693 A JP19010693 A JP 19010693A JP H0743600 A JPH0743600 A JP H0743600A
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
- G03B13/02—Viewfinders
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B2213/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 視線検出装置で接眼レンズを覗く際に、装置
と額の間から外光が被検眼を照射した場合に生ずる検出
誤差や検出不能を解消する目的を持つ。 【構成】 利用者の眼を照明する照明光源と、照明で生
じたプルキンエ像と前眼部像を固体撮像素子に結像する
光学系を具え、固体撮像素子の受ける像光の偏光特性を
選択する偏光素子を用いて外光による影響が固体撮像素
子の出力信号中で軽減される様に構成した。
と額の間から外光が被検眼を照射した場合に生ずる検出
誤差や検出不能を解消する目的を持つ。 【構成】 利用者の眼を照明する照明光源と、照明で生
じたプルキンエ像と前眼部像を固体撮像素子に結像する
光学系を具え、固体撮像素子の受ける像光の偏光特性を
選択する偏光素子を用いて外光による影響が固体撮像素
子の出力信号中で軽減される様に構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通常のビデオカメラや
ビデオカメラ、観視用光学機器のファインダー、コンピ
ュータや工作機器、病人の意志表示装置などに使用し得
る情報入力部の光学系に関するものであり、利用者の視
線を検出してこれを利用するものである。
ビデオカメラ、観視用光学機器のファインダー、コンピ
ュータや工作機器、病人の意志表示装置などに使用し得
る情報入力部の光学系に関するものであり、利用者の視
線を検出してこれを利用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より観察者（利用者）が観察面上の
どの位置を観察しているかを検出する、いわゆる視線を
検出する視線検出装置は種々提案されている。
どの位置を観察しているかを検出する、いわゆる視線を
検出する視線検出装置は種々提案されている。
【０００３】例えば、公知公報においては、光源からの
光束を被検者の前眼部へ投射し、角膜からの反射光に基
づく角膜反射像と瞳孔の結像位置を利用して視軸を求め
る方式が記載されており、図１４は視線検出方法の説明
図である。
光束を被検者の前眼部へ投射し、角膜からの反射光に基
づく角膜反射像と瞳孔の結像位置を利用して視軸を求め
る方式が記載されており、図１４は視線検出方法の説明
図である。
【０００４】同図において、１００４は被検者に対して
不感の赤外光を放射する発光ダイオード等の光源であ
り、投光レンズ１００６の焦点面に配置されている。
不感の赤外光を放射する発光ダイオード等の光源であ
り、投光レンズ１００６の焦点面に配置されている。
【０００５】この光源１００４より発せられた赤外光
は、投光レンズ１００６により平行光となり、ハーフミ
ラー１００５で反射し、眼球１０００の角膜１００１を
照明する。この時、角膜１００１の表面で反射した赤外
光の一部に基づく角膜反射像（プルキンエ第１像）ｄ
は、ハーフミラー１００５を通過し受光レンズ１００７
により集光され、イメージセンサ１００９上の位置ｄ′
に角膜反射像ｄを再結像する。また、虹彩１００３の端
部ａ、ｂからの光束は、ハーフミラー１００５、受光レ
ンズ１００７を介してイメージセンサ１００９上に導光
され、その位置ａ′、ｂ′に該端部ａ、ｂのを結像す
る。
は、投光レンズ１００６により平行光となり、ハーフミ
ラー１００５で反射し、眼球１０００の角膜１００１を
照明する。この時、角膜１００１の表面で反射した赤外
光の一部に基づく角膜反射像（プルキンエ第１像）ｄ
は、ハーフミラー１００５を通過し受光レンズ１００７
により集光され、イメージセンサ１００９上の位置ｄ′
に角膜反射像ｄを再結像する。また、虹彩１００３の端
部ａ、ｂからの光束は、ハーフミラー１００５、受光レ
ンズ１００７を介してイメージセンサ１００９上に導光
され、その位置ａ′、ｂ′に該端部ａ、ｂのを結像す
る。
【０００６】前記受光レンズ１００７の光軸アに対する
眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩１００３の
端部ａ、ｂのＺ座標をＺａ、Ｚｂとすると、虹彩１００
３の中心位置ｃの座標Ｚｃは Ｚｃ≒（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表される。また、角膜反射像の発生位置ｄのＺ座標を
Ｚｄ、角膜１００１の曲率中心ｏと虹彩１００３の中心
ｃまでの距離をＬｏｃとすると、眼球光軸イの回転角θ
は Ｌｏｃ・ｓｉｎθ≒Ｚｃ−Ｚｄ の関係式を略満足する。このため、イメージセンサ１０
０９上に投影された角膜反射像ｄおよび虹彩１００３の
端部ａ、ｂの位置を検出する事により、眼球光軸イの回
転角θを求める事ができる。
眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩１００３の
端部ａ、ｂのＺ座標をＺａ、Ｚｂとすると、虹彩１００
３の中心位置ｃの座標Ｚｃは Ｚｃ≒（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表される。また、角膜反射像の発生位置ｄのＺ座標を
Ｚｄ、角膜１００１の曲率中心ｏと虹彩１００３の中心
ｃまでの距離をＬｏｃとすると、眼球光軸イの回転角θ
は Ｌｏｃ・ｓｉｎθ≒Ｚｃ−Ｚｄ の関係式を略満足する。このため、イメージセンサ１０
０９上に投影された角膜反射像ｄおよび虹彩１００３の
端部ａ、ｂの位置を検出する事により、眼球光軸イの回
転角θを求める事ができる。
【０００７】上記従来例においては、照明の外光を平行
光としていたが、発散光を用いた方法でも良い。
光としていたが、発散光を用いた方法でも良い。
【０００８】図１５は照明光を発散光として用いた際の
視線検出方法の原理図である。
視線検出方法の原理図である。
【０００９】光源１００４ａ、１００４ｂより発光した
赤外光は、投光レンズ１００６ａ、１００６ｂを透過
後、発散しながら眼球１０００の角膜１００１を広く照
明する。このとき、眼球１０００を照明する赤外光のう
ち、角膜１００１の表面で反射した光束に基づく角膜反
射像ｅ、ｆを受光レンズ１００７を介してイメージセン
サ１００９上のｅ′、ｆ′の位置に再結像する。この
ｅ′及びｆ′は１組の光源１００４ａ及び１００４ｂに
より発生した角膜反射像ｅ及びｆの投影像である。投影
像ｅ′及びｆ′の中点は光軸ア上に照明手段を配置した
際に発生する角膜像のイメージセンサ１００９への投影
位置と略一致している。また、虹彩１００３の表面で拡
散反射した赤外光は、受光レンズ１００７を介してイメ
ージセンサ１００９上に導光され、虹彩像を結像する。
尚、投光レンズは省略しても良い。
赤外光は、投光レンズ１００６ａ、１００６ｂを透過
後、発散しながら眼球１０００の角膜１００１を広く照
明する。このとき、眼球１０００を照明する赤外光のう
ち、角膜１００１の表面で反射した光束に基づく角膜反
射像ｅ、ｆを受光レンズ１００７を介してイメージセン
サ１００９上のｅ′、ｆ′の位置に再結像する。この
ｅ′及びｆ′は１組の光源１００４ａ及び１００４ｂに
より発生した角膜反射像ｅ及びｆの投影像である。投影
像ｅ′及びｆ′の中点は光軸ア上に照明手段を配置した
際に発生する角膜像のイメージセンサ１００９への投影
位置と略一致している。また、虹彩１００３の表面で拡
散反射した赤外光は、受光レンズ１００７を介してイメ
ージセンサ１００９上に導光され、虹彩像を結像する。
尚、投光レンズは省略しても良い。
【００１０】ここで、演算装置１０１０において、イメ
ージセンサ１００９上での眼球１０００の虹彩２０３の
端部ａ、ｂの反射像の座標Ｚａ′、Ｚｂ′、角膜反射像
の座標Ｚｅ′、Ｚｆ′より β・Ｌｏｃ・ｓｉｎθ≒（Ｚａ′＋Ｚｂ′）／２−（Ｚ
ｅ′＋Ｚｆ′）／２ なる関係式に従って眼球１０００の回転角θを求める事
ができる。但し、βは受光光学系の倍率である。尚、算
出された光軸の回転角を視線の回転角に直すために若干
の補正を施すが、これは公知であるから説明を省略す
る。
ージセンサ１００９上での眼球１０００の虹彩２０３の
端部ａ、ｂの反射像の座標Ｚａ′、Ｚｂ′、角膜反射像
の座標Ｚｅ′、Ｚｆ′より β・Ｌｏｃ・ｓｉｎθ≒（Ｚａ′＋Ｚｂ′）／２−（Ｚ
ｅ′＋Ｚｆ′）／２ なる関係式に従って眼球１０００の回転角θを求める事
ができる。但し、βは受光光学系の倍率である。尚、算
出された光軸の回転角を視線の回転角に直すために若干
の補正を施すが、これは公知であるから説明を省略す
る。
【００１１】この様に、観察者の被検眼の視線の方向を
検出することにより、例えばビデオカメラにおいては、
ファインダ上のどの位置を観察しているかを知ることが
でき、例えばその情報に基づいて、その位置に対応する
物体に撮影レンズの焦点調節を行うこともできる。
検出することにより、例えばビデオカメラにおいては、
ファインダ上のどの位置を観察しているかを知ることが
でき、例えばその情報に基づいて、その位置に対応する
物体に撮影レンズの焦点調節を行うこともできる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】処で、太陽光や強い照
明光が視線検知装置と顔の間から眼球に入射し、例えば
眼球の半分を照らしたとすると、図１３に示す様に虹彩
の右側を示す輝度信号は左側より強度が大きくなり、プ
ルキンエ像ｆａ信号を隠してしまい正確な視線の検出を
困難にする場合がある。
明光が視線検知装置と顔の間から眼球に入射し、例えば
眼球の半分を照らしたとすると、図１３に示す様に虹彩
の右側を示す輝度信号は左側より強度が大きくなり、プ
ルキンエ像ｆａ信号を隠してしまい正確な視線の検出を
困難にする場合がある。
【００１３】これを補うための一法として眼球を照明す
る光の強度を強くすることが考えられるが、強い光を眼
球に照射して得られるプルキンエ像は大きくなってしま
い、瞳孔のエッジの情報を隠してしまう問題が新たに生
じるなど、必ずしも良い方法とは言えなかった。
る光の強度を強くすることが考えられるが、強い光を眼
球に照射して得られるプルキンエ像は大きくなってしま
い、瞳孔のエッジの情報を隠してしまう問題が新たに生
じるなど、必ずしも良い方法とは言えなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、利用者
の眼に対し照明する照明手段と、前記照明手段により得
られた反射像光を検出する像検出手段と、反射像光を前
記像検出手段へと導く光学手段と、前記像検出手段への
前記所定の反射像光の偏光特性を選択的に制御する偏光
制御手段とを具備することにより良好に視線を検出する
ことができる。
の眼に対し照明する照明手段と、前記照明手段により得
られた反射像光を検出する像検出手段と、反射像光を前
記像検出手段へと導く光学手段と、前記像検出手段への
前記所定の反射像光の偏光特性を選択的に制御する偏光
制御手段とを具備することにより良好に視線を検出する
ことができる。
【００１５】さらに前記偏光制御手段は、前記利用者の
眼から前記像検出手段へ至る光路中または前記照明手段
から前記利用者の眼へ至る光路中に配置されることが望
ましい。
眼から前記像検出手段へ至る光路中または前記照明手段
から前記利用者の眼へ至る光路中に配置されることが望
ましい。
【００１６】また偏光制御手段は、偏光光を選択的に透
過する偏光フィルターや液晶パネル、およびそれらの組
合せで構成されている事が望ましい。
過する偏光フィルターや液晶パネル、およびそれらの組
合せで構成されている事が望ましい。
【００１７】一方、前記液晶パネルを時系列的または領
域的に駆動させることが望ましくその場合は、液晶パネ
ルの駆動と関連して像検出手段により所望の像が検出さ
れるようにして、さらに高精度に視線を検出できる。
域的に駆動させることが望ましくその場合は、液晶パネ
ルの駆動と関連して像検出手段により所望の像が検出さ
れるようにして、さらに高精度に視線を検出できる。
【００１８】
【実施例】図１は第１の実施例を示している。１は観察
する像が表示または結像する液晶パネル、ＣＲＴの表示
プレートあるいはカメラのピント板等の像表示器で、図
示しない対物レンズで撮影された被写界あるいは、信号
発生器で作られた文字、記号、絵が現われる。２は像表
示部１の像を拡大観察するための接眼レンズで、３は利
用者の眼球である。
する像が表示または結像する液晶パネル、ＣＲＴの表示
プレートあるいはカメラのピント板等の像表示器で、図
示しない対物レンズで撮影された被写界あるいは、信号
発生器で作られた文字、記号、絵が現われる。２は像表
示部１の像を拡大観察するための接眼レンズで、３は利
用者の眼球である。
【００１９】４は、眼球３を照明するための赤外光発光
ダイオードなどの照明光源で、紙面に垂直方向に２個、
夫々眼球へ向けて配置されているものとする。５は、観
察系と視線検出系を分離するエッジフィルターやハーフ
ミラー、ダイクロイックミラーなどの光路分離素子であ
る。６は特定の偏光方向の光だけを通過させる偏光フィ
ルターなどの偏光フィルターなどの偏光素子で、光路分
離素子５による反射側光路に配され、結像レンズ７の後
などでも良い。７は結像レンズ、８はＣＣＤの様な面積
型の固体撮像素子で、結像レンズ７と接眼レンズは眼３
の正面方向前眼部と光源５のプルキンエ像を固体撮像素
子８上に結像させる。９は視線方向演算回路で、撮像素
子８で電気信号に変換されたプルキンエ像並びに虹彩の
情報を上述した方法に従って演算処理し、視線方向ある
いは注視していた文字や記号に関する信号を出力し、図
示しない本体機器に所定の機能を実行させることができ
る。尚、視線方向を決定する方法は上述したものに限ら
れるわけではなく、別の方法であっても良い。また演算
回路は本体機器側のマイクロコンピュータを流用しても
良い。次に光学作用を述べる。
ダイオードなどの照明光源で、紙面に垂直方向に２個、
夫々眼球へ向けて配置されているものとする。５は、観
察系と視線検出系を分離するエッジフィルターやハーフ
ミラー、ダイクロイックミラーなどの光路分離素子であ
る。６は特定の偏光方向の光だけを通過させる偏光フィ
ルターなどの偏光フィルターなどの偏光素子で、光路分
離素子５による反射側光路に配され、結像レンズ７の後
などでも良い。７は結像レンズ、８はＣＣＤの様な面積
型の固体撮像素子で、結像レンズ７と接眼レンズは眼３
の正面方向前眼部と光源５のプルキンエ像を固体撮像素
子８上に結像させる。９は視線方向演算回路で、撮像素
子８で電気信号に変換されたプルキンエ像並びに虹彩の
情報を上述した方法に従って演算処理し、視線方向ある
いは注視していた文字や記号に関する信号を出力し、図
示しない本体機器に所定の機能を実行させることができ
る。尚、視線方向を決定する方法は上述したものに限ら
れるわけではなく、別の方法であっても良い。また演算
回路は本体機器側のマイクロコンピュータを流用しても
良い。次に光学作用を述べる。
【００２０】図２に示すように、プルキンエ像は照明光
源４から出射した光が眼球３の角膜表面で反射されて形
成されるが、角膜表面に対する光の入射角を０度よりも
大きく取ることにより、プルキンエ像を形成する光の偏
光成分の割合を変化させることができる。入射角度を大
きくしいわゆるブリュースター角に近づけるにつれて反
射光はＳ偏光成分（図においては紙面に垂直方向）を多
く含んだ光となる。一方虹彩で反射する光は虹彩表面で
散乱する光であるので、あらゆる偏光成分を含んだ光が
反射する。
源４から出射した光が眼球３の角膜表面で反射されて形
成されるが、角膜表面に対する光の入射角を０度よりも
大きく取ることにより、プルキンエ像を形成する光の偏
光成分の割合を変化させることができる。入射角度を大
きくしいわゆるブリュースター角に近づけるにつれて反
射光はＳ偏光成分（図においては紙面に垂直方向）を多
く含んだ光となる。一方虹彩で反射する光は虹彩表面で
散乱する光であるので、あらゆる偏光成分を含んだ光が
反射する。
【００２１】従って偏光素子６の偏光軸方向をＳ偏光成
分を通過する様に設定して置けば、プルキンエ像からの
光は偏光素子６をそのまま通過して固体撮像素子８へ入
射するのに対し、虹彩その他からの光は偏光素子６でＳ
偏光成分以外は遮断されるため光量が半減して受光され
る。従って虹彩部分の光強度は、例え太陽光が眼へ入射
しても同様に減光され、図３に１ラインの出力信号を示
す様にプルキンエ像と虹彩が重なったとしてもプルキン
エ像を識別可能となるわけである。
分を通過する様に設定して置けば、プルキンエ像からの
光は偏光素子６をそのまま通過して固体撮像素子８へ入
射するのに対し、虹彩その他からの光は偏光素子６でＳ
偏光成分以外は遮断されるため光量が半減して受光され
る。従って虹彩部分の光強度は、例え太陽光が眼へ入射
しても同様に減光され、図３に１ラインの出力信号を示
す様にプルキンエ像と虹彩が重なったとしてもプルキン
エ像を識別可能となるわけである。
【００２２】図４、図５は第２実施例を説明するための
もので、偏光素子としてゲストホスト型の液晶パネルを
使用している。
もので、偏光素子としてゲストホスト型の液晶パネルを
使用している。
【００２３】１は像表示部、２は接眼レンズ、４は照明
光源、５は観察系と視線検知系を分離する光路分離素
子、１６はゲストホスト型の液晶パネルなどの偏光素
子、７は光学素子２とともに眼球の像を結像させる結像
レンズである。８は眼球の像を情報を電気信号に変換す
る撮像素子で、９は撮像素子８からの眼球像情報に基づ
き視線の方向を演算するための視線演算回路。１７は液
晶パネルを制御する液晶パネル制御回路で視線演算回路
に制御される様になっている。
光源、５は観察系と視線検知系を分離する光路分離素
子、１６はゲストホスト型の液晶パネルなどの偏光素
子、７は光学素子２とともに眼球の像を結像させる結像
レンズである。８は眼球の像を情報を電気信号に変換す
る撮像素子で、９は撮像素子８からの眼球像情報に基づ
き視線の方向を演算するための視線演算回路。１７は液
晶パネルを制御する液晶パネル制御回路で視線演算回路
に制御される様になっている。
【００２４】ゲストホスト液晶としては、ネマティック
液晶分子の中にアゾ染料などの２色性の染料（ｄｉｃｈ
ｒｏｉｃ ｄｙｅ）溶解したものを使用することによ
り、液晶パネルに加電した状態（図５Ａ）では光は染料
に吸収される事なく透過し、加電しない状態（図５Ｂ）
では特定の偏光方向の光が染料により吸収される。これ
により能動的な偏光フィルターを構成することができ、
プルキンエ像の偏光方向と液晶パネルの吸収状態での偏
光方向を直交するように配置し、液晶パネル制御回路が
眼球像の撮像状態に応じて液晶パネルの吸収状態を可変
することによりプルキンエ像には影響を与えずに虹彩の
明るさを調節することができる。
液晶分子の中にアゾ染料などの２色性の染料（ｄｉｃｈ
ｒｏｉｃ ｄｙｅ）溶解したものを使用することによ
り、液晶パネルに加電した状態（図５Ａ）では光は染料
に吸収される事なく透過し、加電しない状態（図５Ｂ）
では特定の偏光方向の光が染料により吸収される。これ
により能動的な偏光フィルターを構成することができ、
プルキンエ像の偏光方向と液晶パネルの吸収状態での偏
光方向を直交するように配置し、液晶パネル制御回路が
眼球像の撮像状態に応じて液晶パネルの吸収状態を可変
することによりプルキンエ像には影響を与えずに虹彩の
明るさを調節することができる。
【００２５】図６は、本発明の第３の実施例を表す図
で、偏光素子とツイストネマティック型の液晶パネルを
組み合わせて、瞳孔エッジ検出とプルキンエ像検出を別
々に行うようにしたものである。１は像表示部、２は接
眼レンズで、４は照明光源で、５は観察系と視線検知系
を分離する光路分離素子で、２５は偏光フィルターなど
の偏光素子、２６はツイストネマティック型の液晶パネ
ルである。７は光学素子２とともに眼球の像を結像させ
る結像レンズで、８は眼球の像を情報を電気信号に変換
する撮像素子、９は撮像素子８からの眼球情報に基づき
視線の方向を演算するための視線演算回路である。２７
は液晶パネルを制御する液晶パネル制御回路で、所定の
タイムチャートに従って演算回路に制御される。
で、偏光素子とツイストネマティック型の液晶パネルを
組み合わせて、瞳孔エッジ検出とプルキンエ像検出を別
々に行うようにしたものである。１は像表示部、２は接
眼レンズで、４は照明光源で、５は観察系と視線検知系
を分離する光路分離素子で、２５は偏光フィルターなど
の偏光素子、２６はツイストネマティック型の液晶パネ
ルである。７は光学素子２とともに眼球の像を結像させ
る結像レンズで、８は眼球の像を情報を電気信号に変換
する撮像素子、９は撮像素子８からの眼球情報に基づき
視線の方向を演算するための視線演算回路である。２７
は液晶パネルを制御する液晶パネル制御回路で、所定の
タイムチャートに従って演算回路に制御される。
【００２６】偏光素子２５と液晶パネル２６は視線検出
系の光路上に、偏光素子が液晶パネルの撮像素子側にな
るように配置する。液晶パネルはプルキンエ像の偏光方
向が９０度旋回するような配向方向とし、偏光素子はプ
ルキンエ像の偏光方向に平行または垂直になるように構
成する。
系の光路上に、偏光素子が液晶パネルの撮像素子側にな
るように配置する。液晶パネルはプルキンエ像の偏光方
向が９０度旋回するような配向方向とし、偏光素子はプ
ルキンエ像の偏光方向に平行または垂直になるように構
成する。
【００２７】図７Ａに示す液晶パネルが加電された状態
（ＯＮ）では入射するプルキンエ像の偏光方向は液晶パ
ネルで９０度旋回して出射し、偏光素子を透過して撮像
され、図７Ｂの液晶パネルが加電されていない状態（Ｏ
ＦＦ）では入射するプルキンエ像の偏光方向は変えられ
ずに出射し、偏光素子で遮断される。これにより液晶パ
ネルがＯＮの状態ではプルキンエ像と瞳孔像（虹彩）が
撮像され（図８Ａ）、ＯＦＦの状態ではプルキンエ像は
カットされ瞳孔像（虹彩）のみが撮像される（図８
Ｂ）。偏光素子の透過する偏光方向を９０度回転すれば
液晶のＯＮとＯＦＦでの撮影状態が逆になる。
（ＯＮ）では入射するプルキンエ像の偏光方向は液晶パ
ネルで９０度旋回して出射し、偏光素子を透過して撮像
され、図７Ｂの液晶パネルが加電されていない状態（Ｏ
ＦＦ）では入射するプルキンエ像の偏光方向は変えられ
ずに出射し、偏光素子で遮断される。これにより液晶パ
ネルがＯＮの状態ではプルキンエ像と瞳孔像（虹彩）が
撮像され（図８Ａ）、ＯＦＦの状態ではプルキンエ像は
カットされ瞳孔像（虹彩）のみが撮像される（図８
Ｂ）。偏光素子の透過する偏光方向を９０度回転すれば
液晶のＯＮとＯＦＦでの撮影状態が逆になる。
【００２８】液晶のＯＮ状態、ＯＦＦ状態に撮影される
画像と１ラインの出力信号の図を図９Ａ、Ｂに示す。瞳
孔のエッジは瞳孔のみ撮像された画像より検出し、プル
キンエ像はプルキンエ像も撮像された画像より検出す
る。プルキンエ像を検出する際に、特定のしきい値（Ｌ
ＯＷ、ＬＯＦＦ）を瞳孔のみの画像から定め、そのしき
い値により、プルキンエ像の画像を２値化するようにし
てもよいし、図１０Ａ、Ｂ、Ｃの様にプルキンエ像画像
からの瞳孔のみの画像を減算処理してもよい。
画像と１ラインの出力信号の図を図９Ａ、Ｂに示す。瞳
孔のエッジは瞳孔のみ撮像された画像より検出し、プル
キンエ像はプルキンエ像も撮像された画像より検出す
る。プルキンエ像を検出する際に、特定のしきい値（Ｌ
ＯＷ、ＬＯＦＦ）を瞳孔のみの画像から定め、そのしき
い値により、プルキンエ像の画像を２値化するようにし
てもよいし、図１０Ａ、Ｂ、Ｃの様にプルキンエ像画像
からの瞳孔のみの画像を減算処理してもよい。
【００２９】図１１は本発明の第４の実施例で、光源の
出射側にツイストネマティック型の液晶パネルを設け照
明する光の偏光方向を順次切り替えるようにし、瞳孔エ
ッジ検出とプルキンエ像検出を別々に行うようにした例
である。
出射側にツイストネマティック型の液晶パネルを設け照
明する光の偏光方向を順次切り替えるようにし、瞳孔エ
ッジ検出とプルキンエ像検出を別々に行うようにした例
である。
【００３０】１は像表示部、２は接眼レンズで、４は照
明光源で、３０は偏光フィルターなどの第１の偏光素
子、３１はツイストネマティック型の液晶パネルであ
る。５は観察系と視線検知系を分離する光路分離素子
で、７は光学素子２とともに眼球の像を結像させる結像
レンズで、８は眼球の像を情報を電気信号に変換する撮
像素子、９は撮像素子８からの眼球情報に基づき視線の
方向を演算するための視線演算回路で、３２は液晶パネ
ル３１を制御する液晶パネル制御回路である。
明光源で、３０は偏光フィルターなどの第１の偏光素
子、３１はツイストネマティック型の液晶パネルであ
る。５は観察系と視線検知系を分離する光路分離素子
で、７は光学素子２とともに眼球の像を結像させる結像
レンズで、８は眼球の像を情報を電気信号に変換する撮
像素子、９は撮像素子８からの眼球情報に基づき視線の
方向を演算するための視線演算回路で、３２は液晶パネ
ル３１を制御する液晶パネル制御回路である。
【００３１】偏光素子３０と液晶パネル３１は照明光源
４と眼球３の間に、偏光素子３０が液晶パネル３１の照
明光源側になるように配置する。図１２に示す様に液晶
のＯＮ、ＯＦＦにより照明光の偏光方向が角膜の反射面
に対してＰ偏光方向、Ｓ偏光方向に切り替えることが可
能となる。まずＳ偏光成分で眼球を照明してプルキンエ
像と瞳孔像を得、次いてＰ偏光成分に切換える。Ｐ偏光
成分の光で照明した場合は角膜による反射がおきないた
めに瞳孔像のみを撮像することが可能になり、実施例３
と同様な処理が可能となる。
４と眼球３の間に、偏光素子３０が液晶パネル３１の照
明光源側になるように配置する。図１２に示す様に液晶
のＯＮ、ＯＦＦにより照明光の偏光方向が角膜の反射面
に対してＰ偏光方向、Ｓ偏光方向に切り替えることが可
能となる。まずＳ偏光成分で眼球を照明してプルキンエ
像と瞳孔像を得、次いてＰ偏光成分に切換える。Ｐ偏光
成分の光で照明した場合は角膜による反射がおきないた
めに瞳孔像のみを撮像することが可能になり、実施例３
と同様な処理が可能となる。
【００３２】尚、上記実施例では照明側もしくは受光側
の光路に偏光制御手段としての液晶パネル等を配置した
が、照明側と受光側に偏光制御手段を設けて両者を適切
に同期させても同様の作用を得ることができる。
の光路に偏光制御手段としての液晶パネル等を配置した
が、照明側と受光側に偏光制御手段を設けて両者を適切
に同期させても同様の作用を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上、説明した本発明によれば、利用者
の眼に不所望の光が当った場合でも視線検出のために必
要な情報検出が可能であって正しい検出を実現できる効
果がある。
の眼に不所望の光が当った場合でも視線検出のために必
要な情報検出が可能であって正しい検出を実現できる効
果がある。
【００３４】ことにプルキンエ像と瞳孔エッジ像の強度
を独立に制御することにより、外光による映像情報の欠
落やプルキンエ像と瞳孔エッジ像の相互干渉による映像
情報の欠落を防ぐことができ、より精度の高い視線の検
出を可能とするものである。
を独立に制御することにより、外光による映像情報の欠
落やプルキンエ像と瞳孔エッジ像の相互干渉による映像
情報の欠落を防ぐことができ、より精度の高い視線の検
出を可能とするものである。
【図１】本発明の第１の実施例を表す図。
【図２】光の角膜での反射を説明する図。
【図３】第１の実施例による出力図。
【図４】本発明の第２の実施例を表す図。
【図５】第２実施例におけるＥＣ液晶の駆動を説明する
図。
図。
【図６】本発明の第３の実施例を表す図。
【図７】第３実施例におけるＴＮ液晶の駆動を説明する
図。
図。
【図８】第３の実施例による出力図。
【図９】第３の実施例による出力図。
【図１０】第３の実施例による出力図。
【図１１】第４の実施例を表す図。
【図１２】第４の実施例におけるＴＮ液晶の駆動を説明
する図。
する図。
【図１３】従来例の視線検出出力を表す図。
【図１４】従来例を表す側面図。
【図１５】別の従来例を表す正面図。
１ 像表示器 ２ 接眼レンズ ４ 照明光源 ５ 光路分離素子 ６ 偏光素子 ７ 結像レンズ ８ 撮像素子 ９ 視線演算回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/232 Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】 利用者の眼を照明する照明手段と、照明
で生じた前記眼からの反射光を受ける結像光学手段と、
前記結像光学手段を介した反射光を受けて電気信号に変
換するための像検出手段と、前記像検出手段の受ける反
射光の偏光特性を選択的に制御する偏光制御手段とを具
備することを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 前記偏光制御手段が前記利用者の眼から
前記像検出手段へ至る光路中に配置されたことを特徴と
する請求項１の光学装置。 - 【請求項３】 前記偏光制御手段が前記照明手段から前
記利用者の眼へ至る光路中に配置されたことを特徴とす
る請求項１の光学装置。 - 【請求項４】 前記偏光制御手段が偏光光を選択的に透
過する偏光フィルターより構成される事を特徴とする請
求項２または３の光学装置。 - 【請求項５】 前記偏光制御手段が液晶パネルにより構
成されている事を特徴とする請求項２または３の光学装
置。 - 【請求項６】 前記液晶パネルの駆動と関連して像検出
手段により像が検出される事を特徴とする請求項５の光
学装置。 - 【請求項７】 更に表示手段と、表示手段を注視してい
る利用者の視線に関する情報もしくは前記表示手段上の
注視箇所に関する情報を前記像検出手段の出力に基づい
て形成する情報形成手段を具えたことを特徴とする請求
項１乃至６の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19010693A JP3297504B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光学装置 |
| US08/744,429 US5973737A (en) | 1993-07-30 | 1996-11-07 | Apparatus having an eye control unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19010693A JP3297504B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743600A true JPH0743600A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3297504B2 JP3297504B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16252481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19010693A Expired - Fee Related JP3297504B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5973737A (ja) |
| JP (1) | JP3297504B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538311B2 (en) | 2006-09-14 | 2009-05-26 | Fujifilm Corporation | Image sensor and digital camera |
| JP4879184B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2012-02-22 | エスティーアイ・メディカル・システムズ・エルエルシー | 光学活性体の濃度を測定する非侵襲的測定システム及び方法 |
| WO2014123241A1 (ja) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | スカラ株式会社 | 眼球撮像装置 |
| CN105780471A (zh) * | 2014-12-22 | 2016-07-20 | 常熟市虹桥印染有限公司 | 织物抗静电整理剂 |
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| JP4604379B2 (ja) * | 2000-09-11 | 2011-01-05 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 映像表示装置 |
| JP2004007158A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 撮像装置および主要被写体判定装置ならびに画像処理装置 |
| US7872635B2 (en) | 2003-05-15 | 2011-01-18 | Optimetrics, Inc. | Foveated display eye-tracking system and method |
| CN102719772B (zh) * | 2012-07-04 | 2013-08-07 | 北京科技大学 | 有两表面不同粗糙度和非对称梯度组织的铜材及成形方法 |
| GB2533958A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-13 | Nokia Technologies Oy | Method, apparatus and computer program for determining focusing information |
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| US5084807A (en) * | 1986-08-22 | 1992-01-28 | U.S. Philips Corporation | Illumination system for LCD projection television |
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| US5225862A (en) * | 1989-02-08 | 1993-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Visual axis detector using plural reflected image of a light source |
| NL8902314A (nl) * | 1989-09-15 | 1991-04-02 | Michiel Kassies | Werkwijze en inrichting voor het detecteren van een voorwerp. |
| US5253008A (en) * | 1989-09-22 | 1993-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Camera |
| US5214466A (en) * | 1990-04-11 | 1993-05-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Camera having visual axis detecting apparatus |
| US5182443A (en) * | 1990-09-29 | 1993-01-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical apparatus having visual axis detector and determining whether eyeglasses are worn |
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| JP3166179B2 (ja) * | 1991-01-22 | 2001-05-14 | キヤノン株式会社 | 視線検出装置 |
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| JP2919631B2 (ja) * | 1991-04-23 | 1999-07-12 | シャープ株式会社 | ディスプレイカメラ装置 |
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-
1993
- 1993-07-30 JP JP19010693A patent/JP3297504B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-11-07 US US08/744,429 patent/US5973737A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5973737A (en) | 1999-10-26 |
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