JPH09218375A - 疲労判定方法及びそれを用いた観察装置 - Google Patents
疲労判定方法及びそれを用いた観察装置Info
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- JPH09218375A JPH09218375A JP8046743A JP4674396A JPH09218375A JP H09218375 A JPH09218375 A JP H09218375A JP 8046743 A JP8046743 A JP 8046743A JP 4674396 A JP4674396 A JP 4674396A JP H09218375 A JPH09218375 A JP H09218375A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 HMD において、観察者の眼の疲労を自動的に
判定して観察者が長時間にわたってビジュアルディスプ
レイ(VD)を直視し、眼が疲労することを防止する疲労判
定方法及びそれを用いた観察装置を得ること。 【解決手段】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手
段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表
示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観
察者の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き
回数A とする）を計測しておき、該観察装置使用中に該
一定時間内の瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測し
て、瞬き回数B と瞬き回数A より該観察者の眼の疲労状
態を判定する。
判定して観察者が長時間にわたってビジュアルディスプ
レイ(VD)を直視し、眼が疲労することを防止する疲労判
定方法及びそれを用いた観察装置を得ること。 【解決手段】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手
段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表
示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観
察者の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き
回数A とする）を計測しておき、該観察装置使用中に該
一定時間内の瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測し
て、瞬き回数B と瞬き回数A より該観察者の眼の疲労状
態を判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は疲労判定方法及びそ
れを用いた観察装置に関し、特に観察者がその頭部に装
着して画像を観察する所謂ヘッドマウント型ディスプレ
イに好適なものである。
れを用いた観察装置に関し、特に観察者がその頭部に装
着して画像を観察する所謂ヘッドマウント型ディスプレ
イに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像表示素子例えば液晶表示素子
(LCD) の小型化に伴い、色々なタイプのヘッドマウント
型ディスプレイ（以下HMD と記す）が出現してきた。特
に、これらのHMD を用いれば立体画像を観察できるの
で、ゲーム用或はシミュレーション用として多くのHMD
が普及している。
(LCD) の小型化に伴い、色々なタイプのヘッドマウント
型ディスプレイ（以下HMD と記す）が出現してきた。特
に、これらのHMD を用いれば立体画像を観察できるの
で、ゲーム用或はシミュレーション用として多くのHMD
が普及している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のHMD では、観察者が長時間にわたりHMD を使用するこ
とが可能であるが、観察者が自ら電源をオフしない限り
疲労に気づかず使用し続けるという構成となっていた。
のHMD では、観察者が長時間にわたりHMD を使用するこ
とが可能であるが、観察者が自ら電源をオフしない限り
疲労に気づかず使用し続けるという構成となっていた。
【０００４】つまり、従来のHMD では観察者の疲労の程
度を自動的に検出するものはなかった。
度を自動的に検出するものはなかった。
【０００５】本発明は、HMD において、観察者の瞬き回
数又は視線の応答能力の変化を自動的に検出して、もし
観察者が疲労していると判断されれば、その旨の警告を
表示する等して観察者が限度を越えて長時間ビジュアル
ディスプレイ(VD)を使用することを防止する疲労判定方
法及びそれを用いた観察装置の提供を目的とする。
数又は視線の応答能力の変化を自動的に検出して、もし
観察者が疲労していると判断されれば、その旨の警告を
表示する等して観察者が限度を越えて長時間ビジュアル
ディスプレイ(VD)を使用することを防止する疲労判定方
法及びそれを用いた観察装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の疲労判定方法
は、 （１−１） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き回数
A とする）を計測しておき、該観察装置使用中に該一定
時間内の瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測して、瞬
き回数B と瞬き回数A より該観察者の眼の疲労状態を判
定すること等を特徴としている。
は、 （１−１） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き回数
A とする）を計測しておき、該観察装置使用中に該一定
時間内の瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測して、瞬
き回数B と瞬き回数A より該観察者の眼の疲労状態を判
定すること等を特徴としている。
【０００７】特に、 （１−１−１） 前記瞬き回数B が前記瞬き回数A より
も所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労している
と判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示す
るか又は該観察装置の電源をオフする。 （１−１−２） 前記瞬き回数A は該観察装置の電源を
オンした直後又は前記観察者が所定スイッチを操作した
直後に計測する。 こと等を特徴としている。
も所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労している
と判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示す
るか又は該観察装置の電源をオフする。 （１−１−２） 前記瞬き回数A は該観察装置の電源を
オンした直後又は前記観察者が所定スイッチを操作した
直後に計測する。 こと等を特徴としている。
【０００８】更に、本発明の疲労判定方法は、 （１−２） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
予め光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観
察者の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き
回数A とする）を計測して記憶手段に記憶しておき、該
観察装置を使用する際に、該一定時間内の瞬き回数（瞬
き回数B とする）を計測して、瞬き回数B と瞬き回数A
より該観察者の眼の疲労状態を判定すること等を特徴と
している。
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
予め光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観
察者の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き
回数A とする）を計測して記憶手段に記憶しておき、該
観察装置を使用する際に、該一定時間内の瞬き回数（瞬
き回数B とする）を計測して、瞬き回数B と瞬き回数A
より該観察者の眼の疲労状態を判定すること等を特徴と
している。
【０００９】特に、 （１−２−１） 前記瞬き回数B が前記瞬き回数A より
も所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労している
と判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示す
るか又は該観察装置の電源をオフする。 （１−２−２） 予め複数の観察者について前記瞬き回
数（瞬き回数A1〜An とする）を計測して前記記憶手段
に記憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する
際、該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観
察者の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の
眼の状態を判定する。こと等を特徴としている。
も所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労している
と判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示す
るか又は該観察装置の電源をオフする。 （１−２−２） 予め複数の観察者について前記瞬き回
数（瞬き回数A1〜An とする）を計測して前記記憶手段
に記憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する
際、該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観
察者の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の
眼の状態を判定する。こと等を特徴としている。
【００１０】更に、本発明の疲労判定方法は、 （１−３） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
赤外光により該観察者の眼を照射し、光学系を介してイ
メージセンサの上に結像する眼像を用いて該表示手段の
上に順次表示する所定の点状画像に対する視線の応答特
性（応答特性A とする）を計測しておき、該観察装置を
使用中に再び該表示手段の上に該点状画像を順次表示し
て該視線の応答特性（応答特性B とする）を計測して、
応答特性B と応答特性A より該観察者の眼の疲労状態を
判定すること等を特徴としている。
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
赤外光により該観察者の眼を照射し、光学系を介してイ
メージセンサの上に結像する眼像を用いて該表示手段の
上に順次表示する所定の点状画像に対する視線の応答特
性（応答特性A とする）を計測しておき、該観察装置を
使用中に再び該表示手段の上に該点状画像を順次表示し
て該視線の応答特性（応答特性B とする）を計測して、
応答特性B と応答特性A より該観察者の眼の疲労状態を
判定すること等を特徴としている。
【００１１】特に、 （１−３−１） 前記応答特性は前記点状画像を表示し
てから前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致する
までの時間である。 （１−３−２） 前記応答特性は複数の前記点状画像を
順次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々
の点状画像の方向に合致しなかった回数である。こと等
を特徴としている。
てから前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致する
までの時間である。 （１−３−２） 前記応答特性は複数の前記点状画像を
順次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々
の点状画像の方向に合致しなかった回数である。こと等
を特徴としている。
【００１２】本発明の観察装置は、 （１−４） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、光学
系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者の眼
像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数を計測する瞬き
検知手段と、該瞬き回数を記憶する記憶手段とを有し、
予め該瞬き検知手段により瞬き回数（瞬き回数A とす
る）を計測して該記憶手段に記憶しておき、該観察装置
を使用中に瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測し、該
瞬き回数A 及びB より該眼の疲労状態を判定し、その状
態に応じて警告手段により該表示手段に警告を表示する
か又は該観察装置の電源をオフすること等を特徴として
いる。
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、光学
系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者の眼
像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数を計測する瞬き
検知手段と、該瞬き回数を記憶する記憶手段とを有し、
予め該瞬き検知手段により瞬き回数（瞬き回数A とす
る）を計測して該記憶手段に記憶しておき、該観察装置
を使用中に瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測し、該
瞬き回数A 及びB より該眼の疲労状態を判定し、その状
態に応じて警告手段により該表示手段に警告を表示する
か又は該観察装置の電源をオフすること等を特徴として
いる。
【００１３】特に、 （１−４−１） 予め複数の観察者について前記瞬き回
数（瞬き回数A1〜An とする）を計測して前記記憶手段
に記憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する
際、該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観
察者の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の
眼の疲労状態を判定する。 （１−４−２） 前記記憶手段の記憶内容は該観察装置
の電源をオフしても消失しない。 こと等を特徴としている。
数（瞬き回数A1〜An とする）を計測して前記記憶手段
に記憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する
際、該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観
察者の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の
眼の疲労状態を判定する。 （１−４−２） 前記記憶手段の記憶内容は該観察装置
の電源をオフしても消失しない。 こと等を特徴としている。
【００１４】更に、本発明の観察装置は、 （１−５） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、赤外
光源で照射した該観察者の眼を光学系を介してイメージ
センサの上に結像して得られる眼像から視線方向を検知
する視線検知手段と、該表示手段の上に所定の点状画像
を順次表示する点状画像発生手段と、該点状画像に対す
る該視線の応答特性を計測する応答特性計測手段と、該
視線の応答特性を記憶する記憶手段とを有し、該点状画
像発生手段により該表示手段の上に表示する該点状画像
に対する該視線の応答特性を該応答特性計測手段により
時間を隔てて複数回計測し、該複数の応答特性より該眼
の疲労状態を判定し、その状態に応じて警告手段により
該表示手段に警告を表示するか又は該観察装置の電源を
オフすること等を特徴としている。
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、赤外
光源で照射した該観察者の眼を光学系を介してイメージ
センサの上に結像して得られる眼像から視線方向を検知
する視線検知手段と、該表示手段の上に所定の点状画像
を順次表示する点状画像発生手段と、該点状画像に対す
る該視線の応答特性を計測する応答特性計測手段と、該
視線の応答特性を記憶する記憶手段とを有し、該点状画
像発生手段により該表示手段の上に表示する該点状画像
に対する該視線の応答特性を該応答特性計測手段により
時間を隔てて複数回計測し、該複数の応答特性より該眼
の疲労状態を判定し、その状態に応じて警告手段により
該表示手段に警告を表示するか又は該観察装置の電源を
オフすること等を特徴としている。
【００１５】特に、 （１−５−１） 前記応答特性は前記点状画像を表示し
てから前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致する
までの時間である。 （１−５−２） 前記応答特性は複数の前記点状画像を
順次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々
の点状画像の方向に合致しなかった回数である。 こと等を特徴としている。する請求項１３の観察装置。
てから前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致する
までの時間である。 （１−５−２） 前記応答特性は複数の前記点状画像を
順次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々
の点状画像の方向に合致しなかった回数である。 こと等を特徴としている。する請求項１３の観察装置。
【００１６】又、本発明の疲労判定方法は、 （１−６） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該観察者の眼の動作又は機能を計測し、
該眼の動作又は機能の変化を検出して該観察者の眼の疲
労状態を判定すること等を特徴としている。
と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表示
手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する際、
光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該観察者の眼の動作又は機能を計測し、
該眼の動作又は機能の変化を検出して該観察者の眼の疲
労状態を判定すること等を特徴としている。
【００１７】又、本発明の観察装置は、 （１−７） 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手段
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、光学
系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者の眼
像を用いて該眼の動作又は機能を計測する眼計測手段を
有し、該画像を観察中に該眼の動作又は機能の変化を検
出して該観察者の眼の疲労状態を判断すること等を特徴
としている。
と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示する画
像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、光学
系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者の眼
像を用いて該眼の動作又は機能を計測する眼計測手段を
有し、該画像を観察中に該眼の動作又は機能の変化を検
出して該観察者の眼の疲労状態を判断すること等を特徴
としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は実施形態１の要部ブロック
図である。又、図２は実施形態１の要部概略図である。
図中、101 は表示素子（表示手段）であり、例えば液晶
表示素子(LCD) であり、その表示面に画像を表示する。
100 は光学素子（光学手段）であり、表示素子101 に表
示された画像の虚像を形成して観察者に視認せしめる。
102 はバックライトであり、LCD を照明する。104 はバ
ックライト点灯回路である。103 は表示駆動回路であ
り、表示素子101 に表示する画像の信号を入力したり、
バックライト点灯回路を制御したり、後述のキャラクタ
ージェネレーター109 からの信号を受けて表示素子101
へ表示信号を送る。
図である。又、図２は実施形態１の要部概略図である。
図中、101 は表示素子（表示手段）であり、例えば液晶
表示素子(LCD) であり、その表示面に画像を表示する。
100 は光学素子（光学手段）であり、表示素子101 に表
示された画像の虚像を形成して観察者に視認せしめる。
102 はバックライトであり、LCD を照明する。104 はバ
ックライト点灯回路である。103 は表示駆動回路であ
り、表示素子101 に表示する画像の信号を入力したり、
バックライト点灯回路を制御したり、後述のキャラクタ
ージェネレーター109 からの信号を受けて表示素子101
へ表示信号を送る。
【００１９】105 は観察者の眼である。106 は結像レン
ズであり、観察者の眼105 の像をイメージセンサ107 の
上に結像する。イメージセンサ107 は例えば２次元CCD
である。108 はマイクロコンピュータであり、イメージ
センサ107 より得られる観察者の眼の像をA/D 変換後、
後述のプログラムに従って一定時間内の瞬き回数を計測
する。116 は記憶手段であり、使用初期の瞬き回数を初
期カウント値として記憶する。109 はキャラクタージェ
ネレーターであり、マイクロコンピュータ108からの情
報により、警告表示信号を表示駆動回路103 に出力す
る。110 は電源のスイッチである。
ズであり、観察者の眼105 の像をイメージセンサ107 の
上に結像する。イメージセンサ107 は例えば２次元CCD
である。108 はマイクロコンピュータであり、イメージ
センサ107 より得られる観察者の眼の像をA/D 変換後、
後述のプログラムに従って一定時間内の瞬き回数を計測
する。116 は記憶手段であり、使用初期の瞬き回数を初
期カウント値として記憶する。109 はキャラクタージェ
ネレーターであり、マイクロコンピュータ108からの情
報により、警告表示信号を表示駆動回路103 に出力す
る。110 は電源のスイッチである。
【００２０】なお、結像レンズ106 等は光学系の一要素
を構成しており、マイクロコンピュータ108 等は瞬き検
知手段及び眼計測手段の一要素を構成しており、マイク
ロコンピュータ108 、キャラクタージェネレーター109
、表示駆動回路103 等は警告手段の一要素を構成して
いる。
を構成しており、マイクロコンピュータ108 等は瞬き検
知手段及び眼計測手段の一要素を構成しており、マイク
ロコンピュータ108 、キャラクタージェネレーター109
、表示駆動回路103 等は警告手段の一要素を構成して
いる。
【００２１】図２中の112 は基板であり、その上に図１
の表示駆動回路103 、バックライト点灯回路104 、マイ
クロコンピュータ108 、記憶手段116 、キャラクタージ
ェネレーター109 等を実装している。111 は頭部装着手
段であり、図１に示す各ブロックを筐体200 に収納して
観察者の頭部に装着している。
の表示駆動回路103 、バックライト点灯回路104 、マイ
クロコンピュータ108 、記憶手段116 、キャラクタージ
ェネレーター109 等を実装している。111 は頭部装着手
段であり、図１に示す各ブロックを筐体200 に収納して
観察者の頭部に装着している。
【００２２】本実施形態の作用を説明する。電源スイッ
チ110 がONされると、バックライト点灯回路104 により
点灯されたバックライト102 の光が表示素子101 を照明
する。そして表示素子101 には表示駆動回路103 からの
信号により画像が表示される。表示素子101 の画像から
の光線は光学素子100 の入射面100-a より光学素子100
の中にはいり、面100-b に入射する。この時、光線は面
100-b に臨界角以上の入射角で入射するので全反射す
る。全反射された光線は凹面の反射面100-c に向かい、
ここで反射されて再び面100-b に向かう。この時、光線
は面100-b に臨界角以下で入射するので、面100-b を屈
折し、観察者の前方に画像の虚像を形成すると共に、観
察者の眼105 に入射し、観察者は表示素子101 に表示さ
れた画像を視認する。
チ110 がONされると、バックライト点灯回路104 により
点灯されたバックライト102 の光が表示素子101 を照明
する。そして表示素子101 には表示駆動回路103 からの
信号により画像が表示される。表示素子101 の画像から
の光線は光学素子100 の入射面100-a より光学素子100
の中にはいり、面100-b に入射する。この時、光線は面
100-b に臨界角以上の入射角で入射するので全反射す
る。全反射された光線は凹面の反射面100-c に向かい、
ここで反射されて再び面100-b に向かう。この時、光線
は面100-b に臨界角以下で入射するので、面100-b を屈
折し、観察者の前方に画像の虚像を形成すると共に、観
察者の眼105 に入射し、観察者は表示素子101 に表示さ
れた画像を視認する。
【００２３】一方、結像レンズ106 は反射面100-c に形
成した反射膜に開けられた小穴を介して、図３のごとき
観察者の眼105 の像をイメージセンサ107 の上に結像す
る。
成した反射膜に開けられた小穴を介して、図３のごとき
観察者の眼105 の像をイメージセンサ107 の上に結像す
る。
【００２４】イメージセンサ107 に結像された像の信号
はマイクロコンピュータ108 に入力され、瞬き検出の演
算等が行われる。その結果、一定時間内の瞬きの回数が
或る限度より少なくなるとキャラクタジェネレータ109
を通して、警告表示信号が表示駆動回路103 に送られ、
表示素子101 に表示される。
はマイクロコンピュータ108 に入力され、瞬き検出の演
算等が行われる。その結果、一定時間内の瞬きの回数が
或る限度より少なくなるとキャラクタジェネレータ109
を通して、警告表示信号が表示駆動回路103 に送られ、
表示素子101 に表示される。
【００２５】図４はマイクロコンピュータ108 で実行す
る疲労検出プログラムのフローチャートであり、図４
(A) はメインプログラム、図４(B) はまばたきカウント
プログラムである。これについて説明する。 #100：電源をONする。 #101：瞳が検出されるか否か判定する。
る疲労検出プログラムのフローチャートであり、図４
(A) はメインプログラム、図４(B) はまばたきカウント
プログラムである。これについて説明する。 #100：電源をONする。 #101：瞳が検出されるか否か判定する。
【００２６】瞳の検出作用を説明する。図５は瞳の検出
作用の説明図である。図５(A) は前記イメージセンサ10
7 に結像された観察者の眼の像の例であり、この時、観
察者はまぶたを開いて画像を視認している。この時、図
５(A) に示す例えばイ、ロ、ハ の線上からは図５(B) に示す
ような波形の信号が得られる。
作用の説明図である。図５(A) は前記イメージセンサ10
7 に結像された観察者の眼の像の例であり、この時、観
察者はまぶたを開いて画像を視認している。この時、図
５(A) に示す例えばイ、ロ、ハ の線上からは図５(B) に示す
ような波形の信号が得られる。
【００２７】観察者がまぶたを閉じると、イメージセン
サ107 上には図５(D) のような眼像が結像し、前記のイ、
ロ、ハ の線上からは図５(E) に示すような波形の信号が得
られる。
サ107 上には図５(D) のような眼像が結像し、前記のイ、
ロ、ハ の線上からは図５(E) に示すような波形の信号が得
られる。
【００２８】つまり、観察者がHMD を覗いていないと図
５(B) のような波形は観測されない。そこで、本実施形
態ではイメージセンサ107 上の像から図５(C) のような
瞳の輪郭が抽出されるか否かで瞳の検出を行う。
５(B) のような波形は観測されない。そこで、本実施形
態ではイメージセンサ107 上の像から図５(C) のような
瞳の輪郭が抽出されるか否かで瞳の検出を行う。
【００２９】フローチャートへ帰り、瞳が検出されれば
#102へ進み、もし、瞳が検出されなければ、瞳が検出さ
れるまで瞳検出動作を繰り返す。 #102：まばたきカウントプログラム#500を実行する。図
４(B) によりそのフローを説明する。 #501：カウンタをリセットする（i=0 とする) 。 #502：タイマをスタートさせる。 #503：所定のインターバルをおいて、瞳検出を行う。瞳
が検出されれば#504へ進み、瞳検出フラグをセットして
（H=1 として) #505へ進む。
#102へ進み、もし、瞳が検出されなければ、瞳が検出さ
れるまで瞳検出動作を繰り返す。 #102：まばたきカウントプログラム#500を実行する。図
４(B) によりそのフローを説明する。 #501：カウンタをリセットする（i=0 とする) 。 #502：タイマをスタートさせる。 #503：所定のインターバルをおいて、瞳検出を行う。瞳
が検出されれば#504へ進み、瞳検出フラグをセットして
（H=1 として) #505へ進む。
【００３０】もし、#503にて瞳が検出されなければ#506
へ進む。 #506：瞳検出フラグがセットされているか否かを判定す
る。もし、瞳検出フラグH=1 であれば、前回の瞳検出時
には眼を開けていたものが今回は眼を閉じている、即ち
瞬いたと判断して#507へ進み、瞳検出フラグをリセット
して(H=0として）、#508でカウンタを１アップして(i=i
+1として）、#505へ進む。
へ進む。 #506：瞳検出フラグがセットされているか否かを判定す
る。もし、瞳検出フラグH=1 であれば、前回の瞳検出時
には眼を開けていたものが今回は眼を閉じている、即ち
瞬いたと判断して#507へ進み、瞳検出フラグをリセット
して(H=0として）、#508でカウンタを１アップして(i=i
+1として）、#505へ進む。
【００３１】もし、#506で瞳検出フラグH=0 であれば、
そのまま#505へ進む。 #505：タイマーにより計測時間t が所定時間(T) 経過し
たか否かを判定する。即ちt>T であるか否かを判定す
る。もし、所定時間内であれば#503へ進み、再び瞳検出
を始める。
そのまま#505へ進む。 #505：タイマーにより計測時間t が所定時間(T) 経過し
たか否かを判定する。即ちt>T であるか否かを判定す
る。もし、所定時間内であれば#503へ進み、再び瞳検出
を始める。
【００３２】もし、所定時間経過しておれば、このプロ
グラムを終わる。
グラムを終わる。
【００３３】以上により、このプログラムを実行すれ
ば、所定時間T 内で観察者が瞬いた回数がカウンタ中の
値i として得られる。 #103：カウンタの値i を初期カウンタ値i0として記憶手
段116 に記憶する。そして観察者の眼のチェックに入
る。 #104：まばたきカウントプログラム#500を実行する。 #105：#500にて求めたカウンタ値i が初期カウンタ値i0
よりも所定の値d 以上少なくなったか否か判定する( i0
-i>d?)。差が所定の値以上のときは、初期状態の瞬き回
数に比べ、現在の瞬き回数が所定回数以上少なくなり、
疲労していると判断し、#106に進み、キャラクタジェネ
レータ109 を介して表示素子101 の上に眼105 が疲労し
ている可能性があること、あるいはHMD の使用を一時中
断した方が良い等の警告画像を表示する。
ば、所定時間T 内で観察者が瞬いた回数がカウンタ中の
値i として得られる。 #103：カウンタの値i を初期カウンタ値i0として記憶手
段116 に記憶する。そして観察者の眼のチェックに入
る。 #104：まばたきカウントプログラム#500を実行する。 #105：#500にて求めたカウンタ値i が初期カウンタ値i0
よりも所定の値d 以上少なくなったか否か判定する( i0
-i>d?)。差が所定の値以上のときは、初期状態の瞬き回
数に比べ、現在の瞬き回数が所定回数以上少なくなり、
疲労していると判断し、#106に進み、キャラクタジェネ
レータ109 を介して表示素子101 の上に眼105 が疲労し
ている可能性があること、あるいはHMD の使用を一時中
断した方が良い等の警告画像を表示する。
【００３４】#105にて初期カウンタ値とカウンタ値の差
が所定の値以下であれば、観察者の眼105 はまだ疲労し
ていないと判断し、#104に戻りこれまでの処理を繰り返
す。
が所定の値以下であれば、観察者の眼105 はまだ疲労し
ていないと判断し、#104に戻りこれまでの処理を繰り返
す。
【００３５】以上のように、本実施形態は観察者の眼の
瞬き動作を計測し、その変化を検出して眼の疲労状態を
判定し、疲労していると判断した時は観察者に警告を出
すようにしている。これにより観察者が長時間にわたっ
てビジュアルディスプレイ(VD)を使用することを防止す
ることができる。
瞬き動作を計測し、その変化を検出して眼の疲労状態を
判定し、疲労していると判断した時は観察者に警告を出
すようにしている。これにより観察者が長時間にわたっ
てビジュアルディスプレイ(VD)を使用することを防止す
ることができる。
【００３６】なお、警告を出しても、瞳が検出され続け
る場合は、警告を出してから所定時間後にマイクロコン
ピュータ108 が電源をOFF するよう構成してもよい。
る場合は、警告を出してから所定時間後にマイクロコン
ピュータ108 が電源をOFF するよう構成してもよい。
【００３７】又、電源スイッチを操作した直後に初期カ
ウンタ値i0の計測を行うのではなく、観察者が別途設け
たスイッチを操作した場合に初期カウント値i0の計測を
行うように構成してもよい。
ウンタ値i0の計測を行うのではなく、観察者が別途設け
たスイッチを操作した場合に初期カウント値i0の計測を
行うように構成してもよい。
【００３８】又この時、複数の使用者（ｎ人）の初期カ
ウンタ値i10 〜ino を計測して記憶手段116 に記憶して
おき、個々の登録者が該観察装置を使用時に所定のスイ
ッチ操作により登録したカウンタ値ii0 を引き出して、
疲労判定を行うようにすることも可能である。このよう
に構成すれば、複数の使用者が使用する際も使用直後か
ら疲労度の判定を行える。
ウンタ値i10 〜ino を計測して記憶手段116 に記憶して
おき、個々の登録者が該観察装置を使用時に所定のスイ
ッチ操作により登録したカウンタ値ii0 を引き出して、
疲労判定を行うようにすることも可能である。このよう
に構成すれば、複数の使用者が使用する際も使用直後か
ら疲労度の判定を行える。
【００３９】又、イメージセンサ107 に結像される像が
暗い場合は、眼105 を照明する光源を設けるよう構成し
ても良い。又、この実施形態中の記憶手段を電源をオフ
しても記憶内容が消えない記憶手段で構成すれば、前も
って疲労のない体調のときに初期カウンタ値i0を計測記
憶しておくことにより、何時でも使用開始直後から疲労
しているか否かの判定を開始することが可能となる。
暗い場合は、眼105 を照明する光源を設けるよう構成し
ても良い。又、この実施形態中の記憶手段を電源をオフ
しても記憶内容が消えない記憶手段で構成すれば、前も
って疲労のない体調のときに初期カウンタ値i0を計測記
憶しておくことにより、何時でも使用開始直後から疲労
しているか否かの判定を開始することが可能となる。
【００４０】図６は本発明の実施形態２の要部ブロック
図である。本実施形態は視線検出手段を用いて観察者の
視線の応答特性を計測して疲労検知を行うものである。
図である。本実施形態は視線検出手段を用いて観察者の
視線の応答特性を計測して疲労検知を行うものである。
【００４１】図６において実施形態１と同様の動作をお
こなうものは同一符号で記してある。図中、113-a,113-
b は赤外発光ダイオード（赤外光源）であり、水平に離
れて配置しており、観察者の眼を照明する。114 は点灯
回路であり、赤外発光ダイオード113 を点灯する。115
はマイクロコンピュータであり、キャラクタジェネレー
タ109 を制御して点状画像（キャラクター）或は警告画
像を表示素子101 に表示させたり、後述するプログラム
に従って表示した点状画像に対する観察者の視線の方向
をイメージセンサ107 上に得られる眼像中にあるプルキ
ニエ像から求めて視線の応答特性を計測したり、眼の疲
労状態を判定したり、観察初期における視線の応答特性
を記憶手段116 に記憶させたりする。記憶手段116 は観
察初期における視線の応答特性を記憶する。
こなうものは同一符号で記してある。図中、113-a,113-
b は赤外発光ダイオード（赤外光源）であり、水平に離
れて配置しており、観察者の眼を照明する。114 は点灯
回路であり、赤外発光ダイオード113 を点灯する。115
はマイクロコンピュータであり、キャラクタジェネレー
タ109 を制御して点状画像（キャラクター）或は警告画
像を表示素子101 に表示させたり、後述するプログラム
に従って表示した点状画像に対する観察者の視線の方向
をイメージセンサ107 上に得られる眼像中にあるプルキ
ニエ像から求めて視線の応答特性を計測したり、眼の疲
労状態を判定したり、観察初期における視線の応答特性
を記憶手段116 に記憶させたりする。記憶手段116 は観
察初期における視線の応答特性を記憶する。
【００４２】キャラクタジェネレータ109 はマイクロコ
ンピュータ115 からの情報により点状画像（キャラクタ
ー）信号或は警告画像信号を表示駆動回路103 に出力し
表示素子101 にそれらの画像を表示する。
ンピュータ115 からの情報により点状画像（キャラクタ
ー）信号或は警告画像信号を表示駆動回路103 に出力し
表示素子101 にそれらの画像を表示する。
【００４３】以上の各要素のうち、結像レンズ106 等は
光学系の一要素を構成しており、マイクロコンピュータ
115 等は応答特性計測手段及び眼計測手段の一要素を構
成しており、マイクロコンピュータ115 、キャラクタジ
ェネレータ109 、表示駆動回路103 等は点状画像発生手
段及び警告手段の一要素を構成している。
光学系の一要素を構成しており、マイクロコンピュータ
115 等は応答特性計測手段及び眼計測手段の一要素を構
成しており、マイクロコンピュータ115 、キャラクタジ
ェネレータ109 、表示駆動回路103 等は点状画像発生手
段及び警告手段の一要素を構成している。
【００４４】図６において表示素子101 に画像を表示し
て、光学素子1 を介して観察者が該画像を観察する作用
は実施形態１と同じである。
て、光学素子1 を介して観察者が該画像を観察する作用
は実施形態１と同じである。
【００４５】本実施形態において実施形態１と異なる箇
所の動作を説明する。赤外発光ダイオード113-a,113-b
を点灯回路114 により点灯する。赤外発光ダイオード11
3-a、113-b から発せられた光は、光学素子100 の反射面
100-c に形成された反射膜に開けられた小穴を通り、つ
いで光学素子100 を透過して観察者の眼105 を照明す
る。眼105 で反射された光束は、再び光学素子100 を通
って反射面100-c 上の反射膜の別な位置に開けられた小
穴を通り、結像レンズ106 に達し、イメージセンサ107
上に結像する。かくしてイメージセンサ107 には瞳像も
結像し、瞳と赤外発光ダイオード113 の反射像がプルキ
ニエ像として結像する。
所の動作を説明する。赤外発光ダイオード113-a,113-b
を点灯回路114 により点灯する。赤外発光ダイオード11
3-a、113-b から発せられた光は、光学素子100 の反射面
100-c に形成された反射膜に開けられた小穴を通り、つ
いで光学素子100 を透過して観察者の眼105 を照明す
る。眼105 で反射された光束は、再び光学素子100 を通
って反射面100-c 上の反射膜の別な位置に開けられた小
穴を通り、結像レンズ106 に達し、イメージセンサ107
上に結像する。かくしてイメージセンサ107 には瞳像も
結像し、瞳と赤外発光ダイオード113 の反射像がプルキ
ニエ像として結像する。
【００４６】イメージセンサ107 上に結像した眼像はマ
イクロコンピュータ115 に取り込み、視線方向検出の処
理を行う。
イクロコンピュータ115 に取り込み、視線方向検出の処
理を行う。
【００４７】マイクロコンピュータ115 では図７のフロ
ーチャート図で示すプログラムを組み込んでいる。図７
(A) はメインプログラム、図７(B) は応答時間測定プロ
グラム#800である。これについて説明する。 #200：電源をONする。 #201：応答時間測定プログラム#800を実行する。
ーチャート図で示すプログラムを組み込んでいる。図７
(A) はメインプログラム、図７(B) は応答時間測定プロ
グラム#800である。これについて説明する。 #200：電源をONする。 #201：応答時間測定プログラム#800を実行する。
【００４８】図７(B) によりこのプログラムのフローを
説明する。スタートすると、 #801：初期設定を行う。 #802：視線不一致カウンタをリセット(j=0) する。又、
キャラクターカウント数i=1、一致数k=0 をセットする。 #803：マイクロコンピュータ115 はキャラクタジェネレ
ータ109 に信号を送出して、表示素子101 の画面内のラ
ンダムな位置に図８に示すようなキャラクタ（点状画
像）Ciを表示する。 #804：同時にタイマーをスタートさせる。 #805：イメージセンサ107 上に結像している瞳の像と赤
外発光ダイオード113 のプルキニエ像より観察者の視線
方向を算出する。その原理については後述する。 #806：演算して得た視線方向が表示したキャラクタCiの
位置と合っているか否か判定し、視線方向とキャラクタ
Ciの表示位置が合っていれば#807へ進み、タイマーによ
ってキャラクター表示からの経過時間tiを記憶し、同時
に一致数k=k+1 として#810へ進む。
説明する。スタートすると、 #801：初期設定を行う。 #802：視線不一致カウンタをリセット(j=0) する。又、
キャラクターカウント数i=1、一致数k=0 をセットする。 #803：マイクロコンピュータ115 はキャラクタジェネレ
ータ109 に信号を送出して、表示素子101 の画面内のラ
ンダムな位置に図８に示すようなキャラクタ（点状画
像）Ciを表示する。 #804：同時にタイマーをスタートさせる。 #805：イメージセンサ107 上に結像している瞳の像と赤
外発光ダイオード113 のプルキニエ像より観察者の視線
方向を算出する。その原理については後述する。 #806：演算して得た視線方向が表示したキャラクタCiの
位置と合っているか否か判定し、視線方向とキャラクタ
Ciの表示位置が合っていれば#807へ進み、タイマーによ
ってキャラクター表示からの経過時間tiを記憶し、同時
に一致数k=k+1 として#810へ進む。
【００４９】もし、#806にて視線方向とキャラクタCiの
表示位置が一致していなければ、#808へ進む。 #808：タイマーが所定時間t0経過したか否かを判定し、
所定時間t0経過していなければ#805に戻り、再び視線検
出演算を実行する。
表示位置が一致していなければ、#808へ進む。 #808：タイマーが所定時間t0経過したか否かを判定し、
所定時間t0経過していなければ#805に戻り、再び視線検
出演算を実行する。
【００５０】もし、タイマーが所定時間t0経過しておれ
ば、#809に進み、所定時間t0内で視線方向をキャラクタ
Ciの表示位置に向けることが出来なかったとして、視線
不一致カウンタを１アップする(j=j+1) 。そして#810へ
進む。 #810：i=n であるか否かを判定する。即ち、キャラクタ
Ciの表示をC1からCnまで行ったか否か判定し、ｎ回の表
示をしていなければi=i+1 として#803に帰り、別の位置
にキャラクタを表示し、同様の処理を行う。
ば、#809に進み、所定時間t0内で視線方向をキャラクタ
Ciの表示位置に向けることが出来なかったとして、視線
不一致カウンタを１アップする(j=j+1) 。そして#810へ
進む。 #810：i=n であるか否かを判定する。即ち、キャラクタ
Ciの表示をC1からCnまで行ったか否か判定し、ｎ回の表
示をしていなければi=i+1 として#803に帰り、別の位置
にキャラクタを表示し、同様の処理を行う。
【００５１】もし、#810にてキャラクタCnまで表示を終
了したと判定すれば、#811へ進む。 #811：キャラクタを表示してから視線方向がそのキャラ
クタの表示位置と一致するまでの時間の平均値、即ち応
答時間の平均値T=(t1+t2+・・+tK)/k を計算してこのプロ
グラムを終わる。以上が応答時間測定プログラム#800の
説明である。
了したと判定すれば、#811へ進む。 #811：キャラクタを表示してから視線方向がそのキャラ
クタの表示位置と一致するまでの時間の平均値、即ち応
答時間の平均値T=(t1+t2+・・+tK)/k を計算してこのプロ
グラムを終わる。以上が応答時間測定プログラム#800の
説明である。
【００５２】メインプログラムに戻って、 #202：今得られた応答時間の平均値T をT0として記憶
し、又、今得られた不一致回数j をj0として記憶する。
これらは観察初期の値である。 #203：インターバルを設定する。次の応答時間測定まで
に時間的に適切なインターバルを設定し、例えば10分経
てば次の応答時間の測定を行うようにする。 #204：応答時間測定プログラム#800を実行する。 #205：観察者が疲労しているか否かを判定する。判定方
法としては、今得られた応答時間平均値T と観察初期に
得られた平均値T0の差が許容値δよりも大きくなってい
るか、或は視線方向とキャラクタの表示位置の不一致回
数j と観察初期に得られた不一致回数j0の差が許容値ε
よりも大きくなっているか、またはそれらの組み合わせ
等により判定する。
し、又、今得られた不一致回数j をj0として記憶する。
これらは観察初期の値である。 #203：インターバルを設定する。次の応答時間測定まで
に時間的に適切なインターバルを設定し、例えば10分経
てば次の応答時間の測定を行うようにする。 #204：応答時間測定プログラム#800を実行する。 #205：観察者が疲労しているか否かを判定する。判定方
法としては、今得られた応答時間平均値T と観察初期に
得られた平均値T0の差が許容値δよりも大きくなってい
るか、或は視線方向とキャラクタの表示位置の不一致回
数j と観察初期に得られた不一致回数j0の差が許容値ε
よりも大きくなっているか、またはそれらの組み合わせ
等により判定する。
【００５３】もし、この判定がyes の場合は#206へ進
み、キャラクタジェネレータ109 を介して表示素子101
の上に眼105 が疲労している可能性があること、あるい
はHMDの使用を一時中断した方が良い等の警告画像を表
示する。
み、キャラクタジェネレータ109 を介して表示素子101
の上に眼105 が疲労している可能性があること、あるい
はHMDの使用を一時中断した方が良い等の警告画像を表
示する。
【００５４】もし、#205の判定がnoであれば、眼105 は
疲労していないと判断し、再び#203へ帰って次のサイク
ルへ入る。
疲労していないと判断し、再び#203へ帰って次のサイク
ルへ入る。
【００５５】以上がマイクロコンピュータ115 に組み込
んでいるプログラムである。
んでいるプログラムである。
【００５６】次に視線検出の原理の概略を説明する。本
実施形態における視線検出の原理は、本出願人が例えば
特開平3-109029号公報に開示した方法と基本的に同じで
ある。
実施形態における視線検出の原理は、本出願人が例えば
特開平3-109029号公報に開示した方法と基本的に同じで
ある。
【００５７】イメージセンサ107 に投影される像を図９
(A) に、イメージセンサの出力強度図を図９(B) に、ま
た視線検出方法の原理図（上面図）を図９(C) ，原理図
（側面図）を図９(D) にそれぞれ示す。
(A) に、イメージセンサの出力強度図を図９(B) に、ま
た視線検出方法の原理図（上面図）を図９(C) ，原理図
（側面図）を図９(D) にそれぞれ示す。
【００５８】まず図９(C) において赤外発光ダイオード
113bより放射された赤外光は観察者の眼球708 の角膜71
0 を照明する。このとき角膜710 の表面で反射した赤外
光により形成される角膜反射像（虚像)dは結像レンズ10
6 により集光され、イメージセンサ107 上の位置d'に結
像する。同様に赤外発光ダイオード113aより放射された
赤外光は眼球の角膜710 を照明する。このとき角膜710
の表面で反射した赤外光により形成された角膜反射像e
は、結像レンズ106 により集光され、イメージセンサ10
7 上の位置e'に結像する。また虹彩704 の端部a,b から
の光束は結像レンズ106 を介してイメージセンサ107 上
の位置a',b' に該端部a,b の像を結像する。結像レンズ
106 の光軸に対する眼球708 の光軸の回転角θが小さい
場合、虹彩704 の端部a,b の x座標をxa、xbとすると、
xa、xbはイメージセンサ上で多数点求めることができる
（例えば図９(A) の中の×印位置）。そこでまず円の最
小自乗法にて瞳孔中心xcを算出する。一方角膜710 の曲
率中心 oのx 座標をxoとすると、眼球708 の光軸に対す
る回転角θx は、 oc*sinθx ＝xc−xo (1) となる。また、角膜反射像d とe の中点ｋに所定の補正
値δx を考慮してxoを求めると、 xk＝（xd＋xe）/2 xo＝（xd＋xe）/2＋δx (2) ここでδx は装置の設置方法／眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出方法は省略する。よ
って、式(1) を式(2) へ代入しθx を求めると、 θx ＝arc sin[[ xc-{(xd+xe)/2+δx}］/oc] (3) となる。
113bより放射された赤外光は観察者の眼球708 の角膜71
0 を照明する。このとき角膜710 の表面で反射した赤外
光により形成される角膜反射像（虚像)dは結像レンズ10
6 により集光され、イメージセンサ107 上の位置d'に結
像する。同様に赤外発光ダイオード113aより放射された
赤外光は眼球の角膜710 を照明する。このとき角膜710
の表面で反射した赤外光により形成された角膜反射像e
は、結像レンズ106 により集光され、イメージセンサ10
7 上の位置e'に結像する。また虹彩704 の端部a,b から
の光束は結像レンズ106 を介してイメージセンサ107 上
の位置a',b' に該端部a,b の像を結像する。結像レンズ
106 の光軸に対する眼球708 の光軸の回転角θが小さい
場合、虹彩704 の端部a,b の x座標をxa、xbとすると、
xa、xbはイメージセンサ上で多数点求めることができる
（例えば図９(A) の中の×印位置）。そこでまず円の最
小自乗法にて瞳孔中心xcを算出する。一方角膜710 の曲
率中心 oのx 座標をxoとすると、眼球708 の光軸に対す
る回転角θx は、 oc*sinθx ＝xc−xo (1) となる。また、角膜反射像d とe の中点ｋに所定の補正
値δx を考慮してxoを求めると、 xk＝（xd＋xe）/2 xo＝（xd＋xe）/2＋δx (2) ここでδx は装置の設置方法／眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出方法は省略する。よ
って、式(1) を式(2) へ代入しθx を求めると、 θx ＝arc sin[[ xc-{(xd+xe)/2+δx}］/oc] (3) となる。
【００５９】さらにイメージセンサ上に投影された各々
の特徴点の座標を、'(ダッシュ）をつけて書き換えると θx ＝arc sin[[ xc'-{(xd'+xe')/2+ δx'}]/oc/β] (4) となる。ここでβは結像レンズ711 から眼球までの距離
sze により決まる倍率で、実際は角膜反射像の間隔 xd'
−xe' の関数として求められる。
の特徴点の座標を、'(ダッシュ）をつけて書き換えると θx ＝arc sin[[ xc'-{(xd'+xe')/2+ δx'}]/oc/β] (4) となる。ここでβは結像レンズ711 から眼球までの距離
sze により決まる倍率で、実際は角膜反射像の間隔 xd'
−xe' の関数として求められる。
【００６０】垂直面で考えると、図９(D) の様な構成と
なる。ここで２個の赤外発光ダイオード113a、113bによ
り生じる角膜反射像は同位置に発生し、これをi とす
る。眼球の回転角θy の算出方法は水平面の時とほぼ同
一であるが式(2) のみ異なり、角膜曲律中心 oのy 座標
をyoとすると、 yo＝yi＋δy (5) ここでδy は装置の配置方法、眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出法は省略する。よっ
て垂直方向の回転角θy は、 θy ＝arc sin [{yc'-(yi'+ δy')}］/oc/β (6) となる。
なる。ここで２個の赤外発光ダイオード113a、113bによ
り生じる角膜反射像は同位置に発生し、これをi とす
る。眼球の回転角θy の算出方法は水平面の時とほぼ同
一であるが式(2) のみ異なり、角膜曲律中心 oのy 座標
をyoとすると、 yo＝yi＋δy (5) ここでδy は装置の配置方法、眼球距離等から幾何学的
に求められる数値であり、その算出法は省略する。よっ
て垂直方向の回転角θy は、 θy ＝arc sin [{yc'-(yi'+ δy')}］/oc/β (6) となる。
【００６１】さらに、ヘッドマウント型ディスプレイの
画面上の位置座標（xn，yn）は光学系で決まる定数ｍを
用いると、水平面上、垂直面上それぞれ、 xn＝m*arc sin[〔xc'-{(xd'+xe')/2+ δx'｝〕/oc/β］ (7) yn＝m*arc sin[〔yc'-（yi'+δy') 〕/oc/β］ (8) となる。以上のようにして視線方向を検出する。
画面上の位置座標（xn，yn）は光学系で決まる定数ｍを
用いると、水平面上、垂直面上それぞれ、 xn＝m*arc sin[〔xc'-{(xd'+xe')/2+ δx'｝〕/oc/β］ (7) yn＝m*arc sin[〔yc'-（yi'+δy') 〕/oc/β］ (8) となる。以上のようにして視線方向を検出する。
【００６２】以上のように、本実施形態は観察者の眼の
視線応答特性なる機能を計測し、その変化を検出して眼
の疲労状態を判定し、疲労していると判断した時は観察
者に警告を出すようにしている。これにより長時間にわ
たってビジュアルディスプレイ(VD)を使用することを防
止することができる。
視線応答特性なる機能を計測し、その変化を検出して眼
の疲労状態を判定し、疲労していると判断した時は観察
者に警告を出すようにしている。これにより長時間にわ
たってビジュアルディスプレイ(VD)を使用することを防
止することができる。
【００６３】なお、上記の実施形態２では、キャラクタ
を表示し、それを所定時間内で視線が追っているか否か
で疲労度を検知したが、視線によりモード等切り換えの
ためのスイッチ操作を行ったり、視線を使ってゲームを
行うようなシステムにおいては、特に特別なキャラクタ
を表示せずとも、視線がよく動いている場合は疲労度が
少なく、視線があまり動かない場合は疲労している可能
性があると判定するよう構成することも可能である。
を表示し、それを所定時間内で視線が追っているか否か
で疲労度を検知したが、視線によりモード等切り換えの
ためのスイッチ操作を行ったり、視線を使ってゲームを
行うようなシステムにおいては、特に特別なキャラクタ
を表示せずとも、視線がよく動いている場合は疲労度が
少なく、視線があまり動かない場合は疲労している可能
性があると判定するよう構成することも可能である。
【００６４】又、上記の視線検出をモード等切り換えの
ためのスイッチ操作として使用し、その視線検出のため
に結像させたイメージセンサの瞳像により、視線検出処
理を行うとともに、瞬き具合をも計測し、疲労度を判定
するよう構成することも可能である。
ためのスイッチ操作として使用し、その視線検出のため
に結像させたイメージセンサの瞳像により、視線検出処
理を行うとともに、瞬き具合をも計測し、疲労度を判定
するよう構成することも可能である。
【００６５】さらに、実施形態２においてイメージセン
サの瞳像を用いて所定時間内の瞬き回数を計測し、実施
形態１で説明した瞬き回数から疲労を検知する方法と併
せて疲労判定するように構成してもよい。。
サの瞳像を用いて所定時間内の瞬き回数を計測し、実施
形態１で説明した瞬き回数から疲労を検知する方法と併
せて疲労判定するように構成してもよい。。
【００６６】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、HMD におい
て、観察者の瞬き回数又は視線の応答能力の変化を自動
的に検出して、もし観察者が疲労していると判断されれ
ば、その旨の警告を表示する等して長時間にわたってビ
ジュアルディスプレイ(VD)使用することを防止する疲労
判定方法及びそれを用いた観察装置を達成する。
て、観察者の瞬き回数又は視線の応答能力の変化を自動
的に検出して、もし観察者が疲労していると判断されれ
ば、その旨の警告を表示する等して長時間にわたってビ
ジュアルディスプレイ(VD)使用することを防止する疲労
判定方法及びそれを用いた観察装置を達成する。
【００６７】特に、 （３−１） 頭部に装着されたHMD のイメージセンサに
写された眼像より観察者の瞬きを検出し、電源オン若し
くは所定スイッチ操作後の所定時間の間の瞬き状況と、
それ以後検出される瞬き状況の比較を行うことにより、
観察者の疲労の程度を検出することができる。 （３−２） 前記のように瞬き状況の比較結果により、
観察者の疲労の程度を判定し、その結果疲労していると
判断される時は、観察者に警告を行ったり、電源を強制
的にオフすることが可能となり、観察者に疲労を認識さ
せることにより観察者の眼の疲労を軽減する。 （３−３） 複数の観察者について予め疲労していない
時に所定時間の間の瞬き回数を計測して記憶しておくこ
とにより、複数の観察者が例えば交代で交互に使用する
際、個々の観察者の記憶値を呼び出すことにより直ちに
該観察者の疲労の程度を検出できる。 （３−３−１） 一人で使用する際も予め疲労のない時
に所定時間の間の瞬き回数を計測して記憶しておけば、
何時でも直ちに正確に疲労の程度を検出できる。 （３−３−２） 電源をオフしても記憶内容が消えない
記憶手段にあらかじめ疲労のない時の瞬き状態を記憶し
ておけば、電源オン直後に所定時間の瞬き回数を計測す
る必要がなくなり、電源オン直後から疲労の判定を開始
することが可能となる。 （３−４） HMD の表示素子上の任意の位置にキャラク
タ表示手段によりキャラクタ（点状画像）を表示し、該
キャラクタを観察者が所定時間内に追尾しているか否か
を、視線検出手段を用いて検出することにより観察者の
疲労具合を検知することが可能となる。機能を設けるこ
とが可能となる。 （３−４−１） 点状画像に対する視線の応答特性に加
えて、瞬き回数により疲労の程度を検出する手段を併せ
て使用することにより、より正確な疲労検知が可能とな
る。 等の少なくとも１つの効果を有する疲労判定方法及びそ
れを用いた観察装置を達成する。
写された眼像より観察者の瞬きを検出し、電源オン若し
くは所定スイッチ操作後の所定時間の間の瞬き状況と、
それ以後検出される瞬き状況の比較を行うことにより、
観察者の疲労の程度を検出することができる。 （３−２） 前記のように瞬き状況の比較結果により、
観察者の疲労の程度を判定し、その結果疲労していると
判断される時は、観察者に警告を行ったり、電源を強制
的にオフすることが可能となり、観察者に疲労を認識さ
せることにより観察者の眼の疲労を軽減する。 （３−３） 複数の観察者について予め疲労していない
時に所定時間の間の瞬き回数を計測して記憶しておくこ
とにより、複数の観察者が例えば交代で交互に使用する
際、個々の観察者の記憶値を呼び出すことにより直ちに
該観察者の疲労の程度を検出できる。 （３−３−１） 一人で使用する際も予め疲労のない時
に所定時間の間の瞬き回数を計測して記憶しておけば、
何時でも直ちに正確に疲労の程度を検出できる。 （３−３−２） 電源をオフしても記憶内容が消えない
記憶手段にあらかじめ疲労のない時の瞬き状態を記憶し
ておけば、電源オン直後に所定時間の瞬き回数を計測す
る必要がなくなり、電源オン直後から疲労の判定を開始
することが可能となる。 （３−４） HMD の表示素子上の任意の位置にキャラク
タ表示手段によりキャラクタ（点状画像）を表示し、該
キャラクタを観察者が所定時間内に追尾しているか否か
を、視線検出手段を用いて検出することにより観察者の
疲労具合を検知することが可能となる。機能を設けるこ
とが可能となる。 （３−４−１） 点状画像に対する視線の応答特性に加
えて、瞬き回数により疲労の程度を検出する手段を併せ
て使用することにより、より正確な疲労検知が可能とな
る。 等の少なくとも１つの効果を有する疲労判定方法及びそ
れを用いた観察装置を達成する。
【図１】 本発明の実施形態１のブロック図
【図２】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図３】 実施形態１のイメージセンサ上の眼の図
【図４】 実施形態１のフローチャート図
【図５】 実施形態１の瞳検出の方法の説明図
【図６】 本発明の実施形態２のブロック図
【図７】 実施形態２のフローチャート図
【図８】 実施形態２におけるキャラクタの表示説明図
【図９】 実施形態２の視線検出の原理説明図
100 光学素子（光学手段） 101 表示素子（表示手段） 102 バックライト 103 表示駆動回路 104 バックライト点灯回路 105 観察者の眼 106 結像レンズ（光学系） 107 イメージセンサ 108 マイクロコンピュータ 111 頭部装着手段 113-a、113-b 赤外発光ダイオード 114 点灯回路 115 マイクロコンピュータ 116 記憶手段 200 筐体
Claims (17)
- 【請求項１】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手
段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表
示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、 光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き回数
A とする）を計測しておき、 該観察装置使用中に該一定時間内の瞬き回数（瞬き回数
B とする）を計測して、瞬き回数B と瞬き回数A より該
観察者の眼の疲労状態を判定することを特徴とする疲労
判定方法。 - 【請求項２】 前記瞬き回数B が前記瞬き回数A よりも
所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労していると
判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示する
か又は該観察装置の電源をオフすることを特徴とする請
求項１の疲労判定方法。 - 【請求項３】 前記瞬き回数A は該観察装置の電源をオ
ンした直後又は前記観察者が所定スイッチを操作した直
後に計測することを特徴とする請求項１又は２の疲労判
定方法。 - 【請求項４】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手
段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表
示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、 予め光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観
察者の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数（瞬き
回数A とする）を計測して記憶手段に記憶しておき、 該観察装置を使用する際に、該一定時間内の瞬き回数
（瞬き回数B とする）を計測して、瞬き回数B と瞬き回
数A より該観察者の眼の疲労状態を判定することを特徴
とする疲労判定方法。 - 【請求項５】 前記瞬き回数B が前記瞬き回数A よりも
所定数以上少なくなった場合は前記眼が疲労していると
判定し、警告手段により前記表示手段に警告を表示する
か又は該観察装置の電源をオフすることを特徴とする請
求項４の疲労判定方法。 - 【請求項６】 予め複数の観察者について前記瞬き回数
（瞬き回数A1〜Anとする）を計測して前記記憶手段に記
憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する際、 該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観察者
の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の眼の
状態を判定することを特徴とする請求項４又は５の疲労
判定方法。 - 【請求項７】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示手
段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該表
示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、 赤外光により該観察者の眼を照射し、光学系を介してイ
メージセンサの上に結像する眼像を用いて該表示手段の
上に順次表示する所定の点状画像に対する視線の応答特
性（応答特性A とする）を計測しておき、 該観察装置を使用中に再び該表示手段の上に該点状画像
を順次表示して該視線の応答特性（応答特性B とする）
を計測して、応答特性B と応答特性A より該観察者の眼
の疲労状態を判定することを特徴とする疲労判定方法。 - 【請求項８】 前記応答特性は前記点状画像を表示して
から前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致するま
での時間であることを特徴とする請求項７の疲労判定方
法。 - 【請求項９】 前記応答特性は複数の前記点状画像を順
次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々の
点状画像の方向に合致しなかった回数であることを特徴
とする請求項７の疲労判定方法。 - 【請求項１０】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示
手段と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示す
る画像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、 光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該眼の一定時間内の瞬き回数を計測する
瞬き検知手段と、該瞬き回数を記憶する記憶手段とを有
し、 予め該瞬き検知手段により瞬き回数（瞬き回数A とす
る）を計測して該記憶手段に記憶しておき、該観察装置
を使用中に瞬き回数（瞬き回数B とする）を計測し、該
瞬き回数A 及びB より該眼の疲労状態を判定し、その状
態に応じて警告手段により該表示手段に警告を表示する
か又は該観察装置の電源をオフすることを特徴とする観
察装置。 - 【請求項１１】 予め複数の観察者について前記瞬き回
数（瞬き回数A1〜Anとする）を計測して前記記憶手段に
記憶しておき、個々の観察者が前記画像を観察する際、 該観察者のスイッチ操作により該記憶手段より該観察者
の瞬き回数Aiを呼び出し、これを用いて該観察者の眼の
疲労状態を判定することを特徴とする請求項１０の観察
装置。 - 【請求項１２】 前記記憶手段の記憶内容は該観察装置
の電源をオフしても消失しないことを特徴とする請求項
１０又は１１の観察装置。 - 【請求項１３】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示
手段と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示す
る画像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、 赤外光源で照射した該観察者の眼を光学系を介してイメ
ージセンサの上に結像して得られる眼像から視線方向を
検知する視線検知手段と、該表示手段の上に所定の点状
画像を順次表示する点状画像発生手段と、該点状画像に
対する該視線の応答特性を計測する応答特性計測手段
と、該視線の応答特性を記憶する記憶手段とを有し、 該点状画像発生手段により該表示手段の上に表示する該
点状画像に対する該視線の応答特性を該応答特性計測手
段により時間を隔てて複数回計測し、該複数の応答特性
より該眼の疲労状態を判定し、その状態に応じて警告手
段により該表示手段に警告を表示するか又は該観察装置
の電源をオフすることを特徴とする観察装置。 - 【請求項１４】 前記応答特性は前記点状画像を表示し
てから前記観察者の視線が該点状画像の方向に合致する
までの時間であることを特徴とする請求項１３の観察装
置。 - 【請求項１５】 前記応答特性は複数の前記点状画像を
順次表示した際に前記観察者の視線が所定時間内に個々
の点状画像の方向に合致しなかった回数であることを特
徴とする請求項１３の観察装置。 - 【請求項１６】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示
手段と光学手段を設けた観察装置により、該観察者が該
表示手段に表示する画像を該光学手段を介して観察する
際、 光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該観察者の眼の動作又は機能を計測し、
該眼の動作又は機能の変化を検出して該観察者の眼の疲
労状態を判定することを特徴とする疲労判定方法。 - 【請求項１７】 観察者の頭部に装着する筐体内に表示
手段と光学手段を設け、該観察者が該表示手段に表示す
る画像を該光学手段を介して観察する観察装置にして、 光学系を介してイメージセンサの上に結像する該観察者
の眼像を用いて該眼の動作又は機能を計測する眼計測手
段を有し、 該画像を観察中に該眼の動作又は機能の変化を検出して
該観察者の眼の疲労状態を判断することを特徴とする観
察装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046743A JPH09218375A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 疲労判定方法及びそれを用いた観察装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046743A JPH09218375A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 疲労判定方法及びそれを用いた観察装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218375A true JPH09218375A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12755825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8046743A Pending JPH09218375A (ja) | 1996-02-08 | 1996-02-08 | 疲労判定方法及びそれを用いた観察装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218375A (ja) |
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-
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- 1996-02-08 JP JP8046743A patent/JPH09218375A/ja active Pending
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