JPWO2017122533A1 - 眼電位キャリブレーション装置、眼鏡型電子機器、眼電位キャリブレーション方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

デイスプレイ４１上に表示された眼球動かし部４０を構成する着目点を目視する。その後、デイスプレイ４１上に表示された案内表示に沿って眼球を動かす。この眼球の動きを眼球動き検出部５０が検出し、この検出結果を眼電位検出部１０に送る。そして、眼電位検出部１０の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーション部２０に送る。このようにして眼電位をキャリブレーションすることにより、予め眼鏡型電子機器１の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションする。

Description

本発明は、人体の皮膚に接触して眼電位をキャリブレーションする眼電位キャリブレーション装置、眼鏡型電子機器、眼電位キャリブレーション方法およびプログラムに関するものである。

近年、スマートフォンやゲーム機に代表される携帯型電子機器を発展させ、人体に直接着けて使用できる小型の電子機器（「ウエラブル」とも呼ばれている）が注目を集めている。特に、人体の頭部に眼鏡フレームを装着使用する眼鏡型電子機器は、日常の活動を妨げることなく、瞬き情報や視線情報等の人体の情報を得るのに適している。

人体の精神活動や体調の状態を示すパラメータとして、皮膚電気活動（Electro Dermal Activity）が知られている。
この人体の皮膚電気活動は人体の皮膚の電位を検出することで把握でき、これら電位検出を使って様々な生体情報を得ることができる。

特に、眼球の動きから疲れや眠気を可視化するための眼電位センシングの技術、すなわち眼電位（EOG、Electro Oculo Graphy）を用いた視線等の検出技術が知られている。
眼電位とは、眼球の角膜側と網膜側との間に生じている数十mVの電位差を示す。人間の眼球の角膜側は、一般に正の電荷、網膜側は負の電荷を帯びているため、両者の間に電位差が発生する。目の周囲の皮膚に電極を付けて電位差を測定すると、目の動きや瞬きによってこの電位が変わる。眼電位センシングとは、このような電位差測定である。視線や心理状態、疲労などの推定に役立つ。

特開２０１４−１８２３４

ところで、人体の頭部の形状、又は前記眼鏡型電子機器の眼鏡型フレームの頭部への装着の仕方によっては使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置が異なる。この眼球の位置、電極の位置の相違によって、検出される眼電位は異なり、眼電位に個人差が生じる。

眼電位に個人差が生じると、瞬き又は視線等に関する眼電位の検出レベルの最適化ができないため検出誤差が大きくなる可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、眼鏡型電子機器の使用者の使用態様に応じて眼電位をキャリブレーションすることで、眼電位の検出レベルの最適化を行うことにより、眼電位の検出誤差を少なくすることを目的とする。

上述した問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明は眼球の動きを検出する眼球動き検出手段と、眼電位を検出する眼電位検出手段と、前記眼球動き検出手段の検出結果に応じて検出される前記眼電位検出手段の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーション手段とを有してなる。

この構成によれば、予め眼鏡型電子機器の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションすることができるので、使用者の眼電位パラメータを決定でき、眼電位の検出レベルの最適化を行うことができる。そして、使用時の眼電位の検出誤差を少なくすることができる。

また、本発明は眼球の動きを検出する眼球動き検出手段と、眼電位を検出する眼電位検出手段と、前記眼球動き検出手段の検出結果に応じて検出される前記眼電位検出手段の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーション手段とを有する眼電位キャリブレーション装置であって、人体の眼球に予め決められた動きを行わせるための眼球動かし手段を有してなる。

上記構成によれば、人体の眼球に予め決められた動きを行わせるので、案内に添って眼球を動かせば良い。そして、予め眼鏡型電子機器の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションすることができるので、眼電位の検出レベルの最適化を行うことができ、眼電位の検出誤差を少なくすることができる。

好適には、前記眼球動かし手段は、眼球を表示するディスプレイ上で眼球を動かすための着目点の表示を行う。
この構成によれば、眼電位をキャリブレーションするための眼球の基準点を設定できる。

好適には、前記眼球動かし手段は、前記ディスプレイ上に、眼球を動かす案内表示を行う。
この構成によれば、眼鏡型電子機器の使用者の眼球の動きを規定方向に案内することができ、前記眼球動き検出手段の検出精度を向上させることができる。

好適には、前記眼球動かし手段は、眼球に予め決められた角度の動きを行わせ、前記眼球動き検出手段は、前記眼球動かし手段に応じて前記眼球が動いた角度を検出する。
この構成によれば、眼鏡型電子機器の使用者の眼球の動く角度により眼球の位置を検出し、眼電位をキャリブレーションすることができ、眼電位の最適化を図ることができる。

好適には、前記眼球動き検出手段は、カメラで眼球を撮像して得た画像データを基に眼球の動きを検出する。
この構成によれば、予め眼電位をキャリブレーションするための眼球の基準点を設定できる。

本発明の眼鏡型電子機器は、前記眼電位キャリブレーション装置を備えてなる。
この構成によれば、上述したように予め眼鏡型電子機器の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションすることができるので、使用者の眼電位パラメータを決定でき、眼電位の検出レベルの最適化を行うことができる。そして、使用時の眼電位の検出誤差を少なくすることができるので、高精度の眼電位キャリブレーション装置を備えた眼鏡型電子機器を提供できる。

本発明はコンピュータが眼電位をキャリブレーションする方法であって、眼球の動きを検出する眼球動き検出ステップと、眼電位を検出する眼電位検出ステップと、前記眼球動き検出ステップの検出結果に応じて検出される前記眼電位検出ステップの検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーションステップとを有する。
この方法によれば、精度よく眼電位のキャリブレーションを行うことができる。

好適には、人体の眼球に予め決められた動きを行わせるための眼球動かしステップを有する。
この方法によれば、眼球の動きを案内することができ眼電位のキャリブレーションの精度を高めることができる。

本発明のプログラムによれば、眼電位のキャリブレーションを高精度に行うことができる。

本発明によれば、予め眼鏡型電子機器の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションすることができるので、使用者の眼電位パラメータを決定でき、眼電位の検出レベルの最適化を行うことがきる。そして、使用時の眼電位の検出誤差を少なくすることができる。

本発明の実施形態に係る眼電位キャリブレーション装置が組み込まれた眼鏡型電子機器の外観斜視図である。 図1に示す眼鏡型電子機器の鼻パッド部分を示す拡大斜視図である。 図１に示す眼電位キャリブレーション装置を説明するためのブロック図である。 図３に示す眼球キャリブレーション装置の動作（眼電位キャリブレーション方法）を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る眼電位キャリブレーション装置２０について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る眼電位キャリブレーション装置２０が組み込まれた眼鏡型電子機器１の外観斜視図であり、眼鏡フレーム２は使用者の耳に掛けられる一対のテンプル部３Ａ、３Ｂと、レンズ４、４が取り付けられた一対のリム部５、５と、これらリム部５、５の間に介在するブリッジ部６とを有する。
また、テンプル部３Ａ、３Bとリム部５、５との間にはヒンジ部７、７が設けられており、テンプル部３Ａ、３Ｂはヒンジ部７、７を介してリム部５、５に対して折り畳み自在に構成されている。

図２にも示すように、眼鏡フレーム２のブリッジ部６には一対の鼻パッド８Ａ、８Ｂが設けられている。この鼻パッド８Ａ、８Ｂの表面には後述する眼電位検出手段１０を構成する第1の電極１１と第２の電極１２が設けられている。第1の電極１１は使用者の右眼の眼電位を検出する。第２の電極１２は使用者の左眼の眼電位を検出する。

眼電位とは、眼球の角膜側と網膜側との間に生じている数十mVの電位差を示す。人間の眼球の角膜側は、一般に正の電荷、網膜側は負の電荷を帯びているため、両者の間に電位差が発生する。目の周囲の皮膚に電極を付けて電位差を測定すると、目の動きや瞬きによってこの電位が変わる。このような電位差測定を眼電位センシングという。この眼電位センシング技術は瞬きや眼球の動きから疲れや眠気を可視化することができ、視線や心理状態、疲労などの推定に役立つ。

眼電位検出部１０を構成する電極１１，１２は眼鏡フレーム２のテンプル部３Ａに組み込まれた図示しない配線を介してテンプル部３Ａの先端側のモダン内に設けた図示しない眼鏡電位検出回路に出力される。
眼電位検出回路は眼電位キャリブレーション装置２０のキャリブレーション部３０に接続されている。

図３にも示すように、眼電位キャリブレーション装置２０は人体の眼球に予め決められた動きを行わせるための眼球動かし部４０と、眼球動かし部４０に応じた眼球の動きを検出する眼球動き検出部５０と、眼電位を検出する眼電位検出部１０と、前記眼球動き検出部５０の検出結果に応じて検出される眼電位検出部１０の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションする眼電位キャリブレーション部３０とを有する。

眼球動かし部４０は、例えば携帯型電子機器であるスマートフォン等に設けたデイス
プレイ４１上で表示された眼球を動かすための着目点の表示を行う構成を備えている。

また、眼球動かし部４０は、ディスプレイ４１上に、眼球を動かす案内表示を行う構成も備えている。

眼電位キャリブレーション装置２０の動作（眼電位キャリブレーション方法）について、図４に従い説明する。

ステップＳＴ１１：
デイスプレイ４１上に表示された眼球動かし手段４０を構成する着目点を目視する。そして、デイスプレイ４１上に表示された案内表示に沿って眼球を動かす。

ステップＳＴ１２：
この眼球の動きを眼球動き検出部５０が検出し、この検出結果を眼電位検出部１０に送る。

ステップＳＴ１３；
眼電位検出部１０で眼電位を検出する。

ステップＳＴ１４：
眼電位検出部１０の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーション部２０に送り、眼電位をキャリブレーションする。

このように、予め眼鏡型電子機器の使用者の眼球の位置又は眼電位を検出する電極の位置に応じて眼電位をキャリブレーションすることができるので、予め使用者の眼電位パラメータを決定でき、眼電位の検出レベルの最適化を行うことができる。そして、使用時の眼電位の検出誤差を少なくすることができる。

なお、本発明の眼球動かし手段は、眼球に予め決められた角度の動きを行わせ、眼球動き検出手段は前記眼球動かし手段に応じて眼球が動いた角度を検出するようにしても良い。
この構成の場合、使用者の眼球の動く角度により眼球の位置を検出し、眼電位をキャリブレーションすることができ、眼電位の最適化を図ることができる。

また、本発明の眼球動き検出手段は、予めカメラで眼球を撮像して得られた画像データを基に眼球の動きを検出するようにしても良い。

また、本発明は、使用者が一点を見て首を動かし、角速度センサで動かした首の角度を検出し、眼電位をキャリブレーションするようにしても良い。この場合、予め眼球を動かすための眼球動かし手段が不要となり、単に首を振る動作と眼線を送る動作で眼球の動きを検知することができる。

本発明では、眼電位のキャリブレーション装置２０を動作させる信号処理部の各部の機能は、処理回路でプログラムを実行して実現してもよいし、少なくとも一部の機能をハードウエアで実現してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲又はその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成に関し、様々な変更、コンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明の眼電位センシング技術を利用した電子機器ならばその用途は幅広く、自動車の運転補助、歩行の補助等の機器への適用が可能である。

１ 眼鏡型電子機器
１０ 眼電位検出部
２０ 眼鏡キャリブレーション装置
３０ キャリブレーション部
４０ 眼球動かし部
４１ デイスプレイ
５０ 眼球動き検出部

Claims (10)

1. 眼球の動きを検出する眼球動き検出手段と、
   眼電位を検出する眼電位検出手段と、
   前記眼球動き検出手段の検出結果に応じて検出される前記眼電位検出手段の検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーション手段と
   を有する
   眼電位キャリブレーション装置。
2. 請求項１に記載の眼電位キャリブレーション装置であって、
   人体の眼球に予め決められた動きを行わせるための眼球動かし手段
   を有する
   眼電位キャリブレーション装置。
3. 前記眼球動かし手段は、眼球を表示するディスプレイ上で眼球を動かすための着目点の表示を行う
   請求項２に記載の眼電位キャリブレーション装置。
4. 前記眼球動かし手段は、前記ディスプレイ上に、眼球を動かす案内表示を行う
   請求項２に記載の眼電位キャリブレーション装置。
5. 前記眼球動かし手段は、眼球に予め決められた角度の動きを行わせ、
   前記眼球動き検出手段は、前記眼球動かし手段に応じて眼球が動いた角度を検出する
   請求項２に記載の眼電位キャリブレーション装置。
6. 前記眼球動き検出手段は、カメラで眼球を撮像して得た画像データを基に眼球の動きを検出する
   請求項１に記載の眼電位キャリブレーション装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の眼電位キャリブレーションを備えた眼鏡型電子機器。
8. コンピュータが眼電位をキャリブレーションする方法であって、
   眼球の動きを検出する眼球動き検出ステップと、
   眼電位を検出する眼電位検出ステップと、
   前記眼球動き検出ステップの検出結果に応じて検出される前記眼電位検出ステップの検出結果を基に、眼電位をキャリブレーションするキャリブレーションステップと
   を有する眼電位キャリブレーション方法。
9. 人体の眼球に予め決められた動きを行わせるための眼球動かしステップ
   を有する請求項８に記載の眼電位キャリブレーション方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載の装着判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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