(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者（３１）の２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）における少なくとも１つのパラメータを決定する方法であり、
・前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）のうち第１眼（１０ｌ；１０ｒ）を第１捕捉ユニット（３ｌ；３ｒ）によって光学的に捕捉するステップと、
・前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）のうち第２眼（１０ｒ；１０ｌ）を第２捕捉ユニット（３ｒ；３ｌ）によって光学的に捕捉するステップと、
・前記捕捉した第１眼（１０ｌ；１０ｒ）に関する第１信号を前記第１捕捉ユニット（３ｌ；３ｒ）から分析ユニット（２７）に伝送し、また前記捕捉した第２眼（１０ｒ；１０ｌ）に関する第２信号を前記第２捕捉ユニット（３ｒ；３ｌ）から前記分析ユニット（２７）に伝送するステップと、
・前記分析ユニット（２７）において、前記伝送された第１及び第２信号に基づいて前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）における少なくとも１つのパラメータを決定するステップとを含む方法であって、
・前記第１信号の第１データ転送速度及び前記第２信号の第２データ転送速度を互いに異なるよう設定し、また前記第１信号の伝送を第１データ転送速度で行い、かつ前記第２信号の伝送を第２データ転送速度で行うよう設定するステップ
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
・前記第１及び／又は第２捕捉ユニット（３ｌ，３ｒ）における前記各捕捉された眼（１０ｌ，１０ｒ）に関するデータを、前記設定された第１又は第２データ転送速度に応じて得られるようにするステップと、
・得られたデータに基づいて前記第１及び／又は第２信号を発生するステップと
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記データを得るステップで、前記設定した第１又は第２データ転送速度に応じてデータ圧縮を行う、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項記載の方法において、前記設定した第１又は第２データ転送速度に応じて前記各眼（１０ｌ，１０ｒ）を光学的に捕捉するための前記第１及び／又は第２捕捉ユニット（３ｌ，３ｒ）における、時間的捕捉解像度及び／又は空間的捕捉解像度及び／又は捕捉可能な画像区域、とくに、前記眼（１０ｌ，１０ｒ）に追随し、またそのサイズ及び走査レートに関して調整できる動的関心領域を設定するステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の方法において、
・前記被検者（３１）の前記眼（１０ｌ，１０ｒ）が捕捉可能な視野に少なくとも部分的に対応する視野（ＦＯＶ１，ＦＯＶ２）を第３捕捉ユニット（２）によって光学的に捕捉するステップと、
・前記捕捉した視野（ＦＯＶ１，ＦＯＶ２）に関する第３信号を前記第３捕捉ユニット（２）から前記分析ユニット（２７）に伝送するステップと、
・前記分析ユニット（２７）において前記第１及び第３信号並びに／又は前記第２及び第３信号に基づいて、前記捕捉した視野（ＦＯＶ１，ＦＯＶ２）と前記少なくとも１つの決定したパラメータとの間の相関関係を決定するステップと
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
・前記第３信号を伝送する第３データ転送速度であって、とくに、前記第１及び／又は第２データ転送速度とは異なる該第３データ転送速度を決定するステップ
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の方法において、前記第１データ転送速度は前記第２データ転送速度よりも大きくし、前記第１及び第２信号に基づいて、前記被検者（３１）の見る方向（Ｋ）及び／又は視覚焦点（３２）を決定する、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の方法において、前記第１及び第２信号、並びに／又は第１及び第３信号、並びに／又は第２及び第３信号に基づいて前記分析ユニット（２７）内でパララックス補正を行う、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項記載の方法において、前記第１及び／又は第２及び／又は第３信号を共通データライン（２５）経由で伝送する、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項記載の方法において、前記捕捉した少なくとも１つのパラメータは、少なくとも一方の前記眼（１０ｌ，１０ｒ）における、指向性及び／又は位置及び／又は瞼閉じ及び／又は瞳孔直径及び／又は強膜特性及び／又は虹彩特性及び／又は血管特性及び／又は角膜特性に関する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
被検者（３１）の２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）における少なくとも１つのパラメータを決定する光学的測定装置（１）であり、
・前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）のうち第１眼（１０ｌ；１０ｒ）を光学的に捕捉するよう構成した第１捕捉ユニット（３ｌ；３ｒ）と、
・前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）のうち第２眼（１０ｒ；１０ｌ）を光学的に捕捉するよう構成した第２捕捉ユニット（３ｒ；３ｌ）と、
・前記第１捕捉ユニット（３ｌ；３ｒ）によって伝送される、前記第１眼（１０ｌ；１０ｒ）に関する第１信号を受取り、また前記第２捕捉ユニット（３ｒ；３ｌ）によって伝送される、前記第２眼（１０ｒ；１０ｌ）に関する第２信号を受け取り、前記伝送された第１及び第２信号に基づいて前記２つの眼（１０ｌ，１０ｒ）における少なくとも１つのパラメータを決定する分析ユニット（２７）と
を備えた、該光学的測定装置（１）であって、
前記第１信号の第１データ転送速度及び前記第２信号の異なった第２データ転送速度を設定する割当てユニット（２７）を備え、前記分析ユニット（２７）への前記第１信号の伝送は第１データ転送速度で行い、かつ前記分析ユニット（２７）への前記第２信号の伝送は第２データ転送速度で行う、ことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の光学的測定装置（１）において、
前記被検者（３１）の前記眼（１０ｌ，１０ｒ）が捕捉可能な視野に少なくとも部分的に対応する視野（ＦＯＶ１，ＦＯＶ２）を捕捉し、前記捕捉した視野（ＦＯＶ１，ＦＯＶ２）に関する第３信号を前記分析ユニット（２７）に第３データ転送速度で伝送する第３捕捉ユニット（２）を備え、前記割当てユニット（２７）は前記第３データ転送速度を設定する、ことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光学的測定装置（１）において、前記割当てユニット（２７）は、前記第２データ転送速度に対する前記第１データ転送速度の比、及び／又は前記第３データ転送速度に対する前記第１データ転送速度の比、及び／又は前記第３データ転送速度に対する前記第２データ転送速度の比を設定するよう構成し、これら比が１／５０００〜５０００／１の範囲における値をとるよう設定した、ことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の光学的測定装置（１）において、前記割当てユニット（２７）は、前記第１及び／又は第２及び／又は第３データ転送速度を、互いの関係に応じて、及び／又は予め決定可能なパラメータ、とくに、データライン（２５）におけるデータ伝送量に応じて、及び／又は光学的測定装置（１）の予め決定可能な測定目的に応じて、設定するよう構成した、ことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のうちいずれか一項記載の光学的測定装置（１）において、第１及び第２信号、並びに／又は第１及び第３信号、並びに／又は第２及び第３信号を伝送するよう構成した少なくとも１個の共通データライン（２５）を備えた、ことを特徴とする光学的測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の眼における少なくとも１つのパラメータを決定する方法であって、第１捕捉ユニットによって２つの眼のうち一方の第１眼を光学的に捕捉するステップと、第２捕捉ユニットによって２つの眼のうち他方の第２眼を光学的に捕捉するステップと、第１眼に関する第１信号を第１捕捉ユニットから分析ユニットに伝送し、また第２眼に関する第２信号を第２捕捉ユニットから分析ユニットに伝送するステップと、分析ユニットにおいて、伝送された第１信号及び第２信号に基づいて２つの眼における少なくとも１つのパラメータを決定するステップとを含む方法に関する。本発明は、さらに、被検者の２つの眼の少なくとも１つのパラメータを決定する光学的測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術からヘッドマウント型の視線追跡デバイスは既知である。特許文献１は、人の眼の動きをモニタリングする装置を開示している。このシステムは、人の眼に着用するフレームと、このフレームに設けたエミッタであり、人の眼に向けて光を発生する発光器のアレイと、及び発光器のアレイからの光を検出するようフレームに設けたセンサのアレイとを有する。これらセンサは眼又は瞼における対応部分から反射する光を検出し、これにより目の反射部分が瞼によって覆われた時を示す出力信号を発生する。このシステムによれば、その人の眠気レベルをモニタリングすることができる。
【０００３】
特許文献２は、人の眼の動きを使用して通信するシステム及び方法について開示しており、この場合、人の眼に光を指向させる発光器と、発光器からの光を検出するセンサと、このセンサに接続し、センサから受け取った順次の光強度信号をデータのストリームに変換する、及び／又は信号を理解可能なメッセージに変換するプロセッサとを含む。
【０００４】
特許文献３は、人の眼の動きをモニタリングする視線追跡システムを開示しており、この場合、アイカメラ及びシーンカメラを備え、使用者の眼の画像及び使用者が見たシーンの画像を示す電子ビデオデータを結び付けることを行う。さらに、このシステムには、ビデオデータをデジタル化し、かつアイデータ及びシーンデータを２つの処理チャネルに振り分けるフレーム取込み器と、ビデオデータから、使用者の眼を点光源で照射することにより使用者の眼に形成される基準スポットの位置を決定するスポット位置モジュールを組込む。このシステムには、さらに、瞳孔位置モジュールを組込み、使用者の注視ラインを決定することができるようにする。
【０００５】
特許文献４は、基準ポイントとしての検査シーンに配置した１個又は複数個の赤外線信号源と、被検者が着用する少なくとも１個の眼鏡（めがね）と、人の注視ポイントを計算するデータ処理及び記憶ユニットとを有する、注視ポイント検出システムを開示している。この眼鏡は、赤外線信号源からの赤外線信号を検出し、また赤外線信号源追跡信号を発生する画像センサと、被検者の注視方向を決定しかつ視線追跡信号を発生する視線追跡ユニットと、及び検査シーン映像を撮影し得るカメラユニットとを備える。
【０００６】
特許文献５は、ビデオ画面ポインタを使用者注視に関連する注視ポイントに表示する視線追跡システムを開示している。このシステムは、使用者の眼に焦点を合わせたカメラと、カメラの注視位置を使用者の瞳孔に固定するようカメラに連結した支持体と、及びＣＰＵ及び視線追跡インタフェースを有するコンピュータとを備える。眼の中心を決定することにより、ビデオ表示画面上のポインタを注視ポイントに表示する。
【０００７】
特許文献６は、透明レンズと、少なくとも１個の光源と、及び複数個の光検出器とを有する視線追跡システムを開示している。透明レンズは、眼に隣接して配置し得るものとする。少なくとも１個の光源は透明レンズ内に配置し、眼に向かって光を発生するよう構成する。少なくとも１個の光源は可視光に対して透過性を示す。複数個の光検出器は透明レンズ内に配置し、少なくとも１個の光源から発生した光を受け、また眼から反射するよう構成する。各光検出器は、可視光に対して透過性を示し、眼から反射した光を受光したとき出力信号を供給するよう構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国再発行特許第３９，５３９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１６３，２８１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０１９６４３３号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／８３８５３号
【特許文献５】国際公開第２００４／０６６０９７号
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／０２２０２９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既知のヘッドマウント型視線追跡装置は、信頼性の高い視線追跡を保証するには大量のデータ処理をしなければならないという欠点がある。被検者の眼を個別にモニタリングするカメラは、眼に関する特性に関連した大量のデータを取得及び供給する。このデータは、適正な処理ユニットに迅速に転送する必要性がある。したがって、データ転送用に大きな帯域幅が必要となる。さらに、大量のデータを迅速に処理して、リアルタイムで、すなわち、ごく僅かな遅延時間で視線追跡できなければならない。したがって、高額な処理ユニットを必要とし、これには電力消費も高いものである。とくに、携帯型の小さい視線追跡デバイスは重たく、かさばり、高額である。ヘッドマウント型ユニットの他に、処理ユニットを有する外部デバイスも必要である。より少ないコンポーネントで設計した従来装置は、大量のデータストリームにペースを合わせる維持ができない。このことは、視線追跡機能性における重要データの紛失、又は大きな時間遅延を招く結果となり、捕捉した眼を特徴付けるパラメータの信頼性高い決定を損なう。
【００１０】
本発明の目的は、被検者の２つの眼における少なくとも１つのパラメータをより信頼性高く決定できる方法及び光学的測定装置を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明による特許請求の範囲の請求項１の特徴を有する方法、及び請求項１１の特徴を有する光学的測定装置により解決する。本発明の有利な実施形態は特許請求の範囲の独立請求項に従属する従属請求項に記載する。
【００１２】
本発明方法は、被検者の２つの眼における少なくとも１つのパラメータを決定するよう作用し、以下のステップ、すなわち、
・前記２つの眼のうち第１眼を第１捕捉ユニットによって光学的に捕捉するステップと、
・前記２つの眼のうち第２眼を第２捕捉ユニットによって光学的に捕捉するステップと、
・前記捕捉した第１眼に関する第１信号を前記第１捕捉ユニットから分析ユニットに伝送し、また前記捕捉した第２眼に関する第２信号を前記第２捕捉ユニットから前記分析ユニットに伝送するステップと、
・前記分析ユニットにおいて、前記伝送された第１及び第２信号に基づいて前記２つの眼における少なくとも１つのパラメータを決定するステップと、
・前記第１信号の第１データ転送速度及び前記第２信号の第２データ転送速度を互いに異なるよう設定し、また前記第１信号の伝送を第１データ転送速度で行い、かつ前記第２信号の伝送を第２データ転送速度で行うよう設定するステップと
を含む。
【００１３】
第１及び第２データ転送速度は互いに異なるため、一方のデータ転送速度は他方のデータ転送速度より小さい。したがって、第１及び第２データを伝送するのに必要な帯域幅は従来技術に比べて減少する。本発明方法によれば、例えば、第１眼を特徴付ける第１パラメータと、第１パラメータとは異なり第２眼を特徴付ける第２パラメータとを捕捉することができる。つぎに、第１パラメータに関連するデータは第１データ転送速度で伝送するとともに、第２パラメータに関連するデータは第２データ転送速度で伝送する。一緒に取得された双方のパラメータによれば、２つの眼を特徴付ける１つ以上の注目パラメータを信頼性高く決定することができる。とくに、第１及び第２パラメータは、第１及び第２捕捉ユニットの双方によって捕捉する必要はない。冗長で余分な情報の捕捉及び伝送を回避できる。このようにして、データストリームは少ない量に維持することができる。減少したデータ量にもかかわらず、２つの眼の少なくとも１つのパラメータを決定することは、より信頼性高く行うことができる。
【００１４】
捕捉ユニットは少なくとも１個のカメラを有する構成とすることができる。第１及び第２捕捉ユニットによる対応の眼の捕捉は同一データ転送速度で行うことができる。取得したデータは、つぎに前処理して、第１捕捉ユニットに関連するデータを第１データ転送速度で分析装置に伝送するとともに、第２捕捉ユニットに関連するデータは異なる第２データ転送速度で分析装置に伝送する。代案として、予め第１及び第２捕捉ユニットによるデータ取得を２つの異なったデータ転送速度で行うようにすることもできる。
【００１５】
有利には、この方法は、以下のステップ、すなわち、
・前記第１及び／又は第２捕捉ユニットにおける前記各捕捉された眼に関するデータを、前記設定された第１又は第２データ転送速度に応じて得られるようにするステップと、
・得られたデータに基づいて前記第１及び／又は第２信号を発生するステップと
を含む。
第１及び第２捕捉ユニットの捕捉又は取得データ転送速度は、したがって、異なる。第１捕捉ユニットは設定された第１データ転送速度に従って第１眼を光学的に捕捉するとともに、第２捕捉ユニットは第２データ転送速度で第２眼を捕捉する。このようにして、データ取得ステップにおいてすでにデータ量は少なく維持される。２つの眼の少なくとも１つのパラメータを決定するには、このようなデータのみ取得することだけが必要である。余分なデータは開始当初から回避される。データ総量は低く維持される。
【００１６】
有利には、データを得るステップで、前記設定した第１又は第２データ転送速度に応じてデータ圧縮を行う。とくに、この圧縮ステップは、第１及び第２捕捉ユニットによってデータを取得した後であるが、各データを分析ユニットに伝送する前に行うことができる。このステップは、データの前処理を含む。従来既知の圧縮アルゴリズムを使用することができる。データ圧縮は、第１及び第２捕捉ユニットにより得られるデータに対して異ならせることができる。例えば、第２捕捉ユニットにより得られるデータは、第１捕捉ユニットによって得られるデータよりも高いデータ圧縮を受けるようにすることができる。異なるデータ圧縮アルゴリズムを第１及び第２捕捉ユニットにおいて行うことができる。
【００１７】
一実施形態において、本発明は、前記設定した第１又は第２データ転送速度に応じて前記各眼を光学的に捕捉するための前記第１及び／又は第２捕捉ユニットにおける、時間的捕捉解像度及び／又は空間的捕捉解像度及び／又は捕捉可能な画像区域、とくに、前記眼に追随し、またそのサイズ及び走査レートに関して調整できる動的関心領域を設定するステップを含む。とくに、時間的捕捉解像度は、対応の捕捉ユニットの時間的データ取得レートに関連する。例えば、第１捕捉ユニットは第２捕捉ユニットと同一の時間的ピリオド（期間）中に２倍の量のデータを取得することができる。空間的捕捉解像度は画素化解像度によって定義することができる。第１及び第２空間的捕捉解像度が同一ピクセルサイズを有する同一ピクセルアレイによって定義される場合、第１捕捉ユニットの空間的捕捉解像度は、第２捕捉ユニットが２×２ビニングを実行するとしたら、第２捕捉ユニットよりも４倍の高い空間的捕捉解像度となり得る。対応の捕捉ユニットの捕捉可能な画像区域は、この捕捉ユニットの視野となり得る。この視野は、対応の捕捉された眼の注視ポイントに動的に調整することができる。このようにして、第１及び第２データ取得レートは柔軟に調整することができる。各状況に応じて、適正な第１及び／又は第２データ転送速度を容易に選択できる。
【００１８】
一実施形態において、第１及び第２眼を光学的に捕捉するのは、同一データ転送速度であるが特定の位相シフトを生ずるよう行うことができる。第１捕捉ユニットが第１眼を走査している間には第２捕捉ユニットは第２眼を走査しないようにする、及びその逆も同様である。連続する走査インターバルは捕捉レートによって決定し、この捕捉レートは双方の捕捉ユニットに対して同一にすることができる。しかし、第１及び第２捕捉ユニットの走査インターバル間に時間的な遅延を導入することができる。決定すべきパラメータが実質的に同一である場合、第１眼又は第２眼のどちらを観測するかに無関係に、位相シフトを伴うこの冗長性は有効的に向上した捕捉レートとなる。例えば、決定すべきパラメータが瞳孔直径である場合、この瞳孔直径は、通常第１眼及び第２眼に関して同一である。第１及び第２眼は、この場合、それぞれ３０Ｈｚの捕捉レートで捕捉し、２つの捕捉シーケンスは１／２ピリオドだけシフトする。瞳孔直径は、このとき６０Ｈｚのレートで有効にサンプリングされる。位相シフトを変化させることは、所望のデータ転送速度を設定する的確な手法である。
【００１９】
有利には、本発明方法は、以下のステップ、すなわち、
・前記被検者の前記眼が捕捉可能な視野に少なくとも部分的に対応する視野を第３捕捉ユニットによって光学的に捕捉するステップと、
・前記捕捉した視野に関する第３信号を前記第３捕捉ユニットから前記分析ユニットに伝送するステップと、
・前記分析ユニットにおいて前記第１及び第３信号並びに／又は前記第２及び第３信号に基づいて、前記捕捉した視野と前記少なくとも１つの決定したパラメータとの間の相関関係を決定するステップと
を含む。
【００２０】
とくに、第３捕捉ユニットはシーンカメラとすることができる。好適な実施形態においては、第１及び第３信号並びに／又は第２及び第３信号に応じて捕捉した視野を風景モードから人物モードに、又はその逆に切り替えることができる。したがって、第３捕捉ユニットによって捕捉された視野は、一定ではなく、例えば、２つの眼の注視ポイントに応じて調整することができ、注視ポイントは第１及び第３信号並びに／又は第２及び第３信号に基づいて決定することができる。このようにして、各状況に関連する視野のみ捕捉され、不必要なデータを回避する。他の実施形態において、第３捕捉ユニットは、数個の捕捉ユニット又はセンサ、例えば、シーンカメラ及び赤外線カメラにより構成することができる。
【００２１】
有利には、本発明方法は、以下のステップ、すなわち、前記第３信号を伝送する第３データ転送速度であって、とくに、前記第１及び／又は第２データ転送速度とは異なる該第３データ転送速度を決定するステップを含む。３つのデータ転送速度すべては、個別にまた対応の捕捉状況に応じて選択することができる。例えば、高い第１データ転送速度を必要とする場合、第２及び／又は第３データ転送速度をこれに応じて調整し、またそれらに対して対応するより低い値を選択することができる。
【００２２】
一実施形態において、前記第１データ転送速度は前記第２データ転送速度よりも大きくし、前記第１及び第２信号に基づいて、前記被検者の見る方向及び／又は視覚焦点を決定する。単に第１捕捉ユニットで第１眼を光学的に捕捉することによって、大まかな見る方向及び／又は大まかな視覚焦点を分析ユニットで決定することができる。つぎに、第２捕捉ユニットで取得したデータにより、決定した大まかな見る方向及び／又は大まかな視覚焦点を微調整することができる。したがって、第１及び第２データ転送速度は同一である必要はなく、第２データ転送速度は第１データ転送速度よりも低いものに選択することができる。このようにして、見る方向及び／又は視覚焦点を、減少した総データ転送速度にも係わらず、極めて精密に決定することができる。
【００２３】
有利には、前記第１及び第２信号、並びに／又は第１及び第３信号、並びに／又は第２及び第３信号に基づいて、前記分析ユニット（２７）内でパララックス補正を行う。第１、第２又は第３信号グループのうち１つは、注視ポイントを決定する主データ源として作用することができる。第１、第２及び第３の他の信号グループは、注視ポイントに関するパララックス補正を行う補正信号として作用する。注視ポイントを決定することは、比較的多いデータ量、及びしたがって、高いデータ転送速度を必要とするとともに、パララックス補正に必要なデータは、比較的低いデータ転送速度で取得及び／又は伝送することができる。総データ転送速度は低く維持される。
【００２４】
有利には、捕捉された少なくとも１つのパラメータは、少なくとも一方の前記眼における、指向性及び／又は位置及び／又は瞼閉じ及び／又は瞳孔直径及び／又は強膜特性及び／又は虹彩特性及び／又は血管特性及び／又は角膜特性に関する。とくに、捕捉された少なくとも１つのパラメータは、角膜半径（前側、後側）、眼球半径、瞳孔中心から角膜中心までの距離、角膜中心から眼球中心までの距離、瞳孔中心から周縁中心までの距離、角膜曲率測定法による屈折率、角膜屈折率、硝子体液屈折率、水晶体から眼球中心まで、及び角膜中心まで、及び角膜頂点までの距離、水晶体屈折率、光軸の向き、瞳孔軸（アクロマチック軸）の向き、見る方向のライン、フラット軸及びスティープ軸における乱視度（ジオプター）及び向きの角度、虹彩直径、瞳孔直径（瞳孔長軸及び短軸）、瞳孔面積、周縁長軸及び短軸、眼の回転方向ねじれ、眼球内距離、眼の両眼転導、眼の内転／外転に対する統計、及び眼の上げ／下げ統計に関する。光学的測定装置は、視線追跡装置として動作することができる。
【００２５】
本発明による光学的測定装置は、被検者の２つの眼における少なくとも１つのパラメータを決定するよう作用し、前記２つの眼のうち第１眼を光学的に捕捉するよう構成した第１捕捉ユニットと、前記２つの眼のうち第２眼を光学的に捕捉するよう構成した第２捕捉ユニットと、前記第１捕捉ユニットによって伝送される、前記第１眼に関する第１信号を受取り、また前記第２捕捉ユニットによって伝送される、前記第２眼に関する第２信号を受け取り、前記伝送された第１及び第２信号に基づいて前記２つの眼における少なくとも１つのパラメータを決定する分析ユニットと、前記第１信号の第１データ転送速度及び前記第２信号の異なった第２データ転送速度を設定する割当てユニットとを備え、前記分析ユニットへの前記第１信号の伝送は第１データ転送速度で行い、かつ前記分析ユニットへの前記第２信号の伝送は第２データ転送速度で行う。
【００２６】
とくに、分析ユニット及び割当てユニットは、単独の処理ユニット及び／又はコンピュータによって構成することができる。
【００２７】
有利には、光学的測定装置は、前記被検者の前記眼が捕捉可能な視野に少なくとも部分的に対応する視野を捕捉し、前記捕捉した視野に関する第３信号を前記分析ユニットに第３データ転送速度で伝送する第３捕捉ユニットを備え、前記割当てユニットは前記第３データ転送速度を設定する。とくに、第３捕捉ユニットはカメラとすることができる。第１及び第２捕捉ユニットは被検者の眼を観測するカメラとするとともに、第３捕捉ユニットは被検者が見るのと同様のシーンを捕捉するシーンカメラとすることができる。とくに、一方の第１及び第２捕捉ユニットと、他方の第３捕捉ユニットとは互いに逆方向に指向するものとすることができる。
【００２８】
有利には、前記割当てユニットは、前記第２データ転送速度に対する前記第１データ転送速度の比、及び／又は前記第３データ転送速度に対する前記第１データ転送速度の比、及び／又は前記第３データ転送速度に対する前記第２データ転送速度の比を設定するよう構成し、これら比が１：５０００〜５０００：１の範囲における値をとるよう設定する。この広いレンジにより、互いに独立した対応のデータ転送速度を設定できる。総データ転送速度は微調整できる。
【００２９】
有利には、前記割当てユニットは、前記第１及び／又は第２及び／又は第３データ転送速度を、互いの関係に応じて、及び／又は予め決定可能なパラメータ、とくに、データラインにおけるデータ伝送量に応じて、及び／又は光学的測定装置の予め決定可能な測定目的に応じて、設定するよう構成する。したがって、光学的測定装置のデータラインによって得られる全帯域幅を利用し、未使用の帯域幅がないように、又は伝送され得る最大データ量を超えることがないようにできる。対応のデータ転送速度は対応の状況に適合するよう動的に調整することができる。
【００３０】
好適には、光学的測定装置は、第１及び第２信号、並びに／又は第１及び第３信号、並びに／又は第２及び第３信号を伝送するよう構成した少なくとも１個の共通データラインを備える。共通データラインの帯域幅は通常制限されている。第１、第２及び第３データ転送速度を調整可能にすることによって、得られる全帯域幅を利用できる。割当てられた帯域幅を超えることによるデータ漏れを防止できる。
【００３１】
有利には、第１及び／又は第２及び／又は第３捕捉ユニットは、少なくとも１個のカメラにより構成することができる。
【００３２】
本発明の他の特徴は、特許請求の範囲、図面及び図面の説明から導くことができるであろう。上述した説明におけるすべての特徴及び特徴の組合せ、並びに以下に図面につきさらに説明する及び／又は単に図面で示す特徴及び特徴の組合せは、各場合に示した組合せで使用できるだけでなく、異なる組合せ又はそれ自体でも使用できる。
【００３３】
本発明を、以下に個別の好適な実施形態につき、また添付図面につきより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による眼鏡デバイスの正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す眼鏡デバイスの側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す眼鏡デバイスの頂面図である。
【図１Ｄ】図１Ａに示す眼鏡デバイスの斜視図である。
【図２】眼鏡デバイスの背面図である。
【図３】光路を眼に指向させる転向素子を使用するアイカメラを有する眼鏡デバイスの線図的背面図である。
【図４】アイカメラの向きを線図的に示す眼鏡デバイスの側面図である。
【図５】眼鏡デバイスが有する個別電子コンポーネントの線図的説明図である。
【図６Ａ】従来技術による光学的測定デバイスで得られる大きなパララックス誤差を示すシンボマーク付きの説明図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による眼鏡デバイスによりパララックス誤差がないことを示すシンボマーク付きの説明図である。
【図７】パララックス誤差モデルを示す説明図である。
【図８】従来技術による測定デバイス及び本発明の実施形態による測定デバイスのパララックス誤差を比較する説明図である。
【図９Ａ】シーンカメラが捕捉する第１視野を示す説明図である。
【図９Ｂ】シーンカメラが捕捉する第２視野を示す説明図である。
【図１０Ａ】アイカメラの光路がアイカメラから眼にいたる直線上に存在する眼鏡デバイスの線図的側面図である。
【図１０Ｂ】アイカメラの光路がアイカメラからミラーを経て眼に至る眼鏡デバイスの線図的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図面において、同一素子又は同一機能を有する素子には同一の参照符号を付けて示す。図２，３及び４図は、デカルト座標軸及び互いにに直交するｘ，ｙ及びｚ軸を有する同一基準座標系を示す。
【００３６】
図１Ａ〜１Ｄには、それぞれ眼鏡デバイス１又は視線追跡デバイスの形式とした光学的測定装置を示す。眼鏡デバイス１は、人が頭部に通常のメガネのように着用することができる設計とする。このデバイスは、着用する人の耳に眼鏡デバイスを支持する２つのサイドバー５ｌ及び５ｒを有するフレーム４を備える。さらに、眼鏡デバイス１は、鼻サポート７によって頭部の所定位置に保持する。主フレームは固有の幅ｗ１及び高さｈを有する。その長さｌは、サイドバー５ｌ及び５ｒの長さに基づく。図１Ｃに示すように、サイドバー５ｌ及び５ｒは、フレーム４の前方部分にヒンジ連結し、これにより、サイドバー５ｌ及び５ｒ相互間の距離ｗ２が拡大又は減少（図１Ｃに示すサイドバー５ｌを破線で示したサイドバー参照）できるようにする。
【００３７】
代案として、光学的測定装置は、普通のメガネの形式として設計せず、フェイスシールド付きのフレームを形成し、またフレームインサートを形成するヘルメットに類似する設計とすることができる。
【００３８】
フレーム４において鼻サポート７上方にシーンカメラ２を据え付ける。シーンカメラ２はフレーム４に取り付けるか、又はフレーム４内に一体化する。シーンカメラ２によれば、眼鏡デバイス１を着用するとき、被検者が見るのと同様の視野を撮影できる。フレーム４の下方部分において、眼鏡デバイス１には２つのアイカメラ３ｌ，３ｒを設ける。眼鏡デバイス１を人が着用するとき、人の眼は、フレーム４に適正な角度で組入れたアイカメラ３ｌ，３ｒが捕捉することができる。アイカメラ３ｌ，３ｒは、それぞれ人の左眼及び右眼を、すなわち、人の眼の特性を撮影する。
【００３９】
フレーム４は、メガネレンズ８ｌ，８ｒを装着し、したがって、フレームインサートを形成する２つの開口を有する。シーンカメラ２及びアイカメラ３ｌ，３ｒが撮影した映像は、サイドバー５ｌ，５ｒ内に組入れた１個又は複数個の前処理ユニット６で処理する信号を生ずる。
【００４０】
図２は、眼鏡デバイス１の内側から見た図を示す。フレーム部分のメガネレンズ８ｌ，８ｒを包囲するリムに沿って、数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）９をリング状に配置する。眼鏡デバイス１を人が着用するとき、これらＬＥＤ９は被検者の眼を規定様式で照射する。ＬＥＤ９は、被検者の眼ですべての生じ得る注視角度で反射（角膜反射）する。これら反射をアイカメラ３ｌ，３ｒによって検出することができ、また視線追跡に使用することができる。
【００４１】
ＬＥＤ９は、特定時間パターンに従って個別に、又はグループ毎に、又はすべて一斉にストロボ的特性で又は空間的変化をつけて、スイッチをオン・オフする。異なったＬＥＤ９又はＬＥＤ９のグループ毎にオン・オフする切替えの周波数を変化させることができる。ＬＥＤ９の所定グループは、他のグループがまさにスイッチオフする時点でちょうどスイッチオンする。特定の空間的及び時間的相関パターンは、スイッチング特性及び照射特性に関連して実現する。このようにして、アイカメラ３によって容易に認識することができる反射パターンを眼で生ずる。
【００４２】
最も重要な電子コンポーネントとともに全体のセットアップ構成を図５に示す。アイカメラ３ｌ，３ｒは、特定カメラ電子機器１５に対して長さ１００ｍｍのケーブル１４により接続する。とくに、アイカメラ３ｌ，３ｒは、基本的電子コンポーネントのみを有するとともに、大部分の電子コンポーネントはカメラ電子機器１５内に配置する。このようにして、アイカメラ３ｌ，３ｒの主要な「光学的部品」は、カメラ電子機器１５内の主要「電子部品」から離れた位置に配置することができる。つぎに、双方の部品は、可撓性のＰＣＢケーブル１４によって接続することができる。このようにして、アイカメラ３ｌ，３ｒ内の光学的センサ及び基本電子コンポーネントは、極めて小さくコンパクト性の高な統一体をなすとともに、電子機器１５内の嵩張る電子コンポーネントはより空間的余裕のある集積回路板上の任意な位置に配置することができる。電子機器１５は前処理ユニット１６に接続し、この前処理ユニット１６は、アイカメラ３ｌ，３ｒからの信号を処理することができる。前処理ユニット１６は、眼鏡デバイス１のサイドバー５ｌ，５ｒ内に配置した前処理ユニット６と同一のとすることができる。前処理ユニット１６はＵＳＢハブ１９に接続する。フレーム４に設置したＬＥＤ９は、メガネレンズ８ｌ，８ｒの周りにそれぞれリング状に配列した第１赤外線ＬＥＤチェーン２１及び第２赤外線ＬＥＤチェーン２２を形成する。第１及び第２赤外線ＬＥＤチェーン２１及び２２は、赤外線ＬＥＤ用の一定電流源２０に接続し、この一定電流源２０はＵＳＢハブ１９にも接続する。ＵＳＢハブ１９は、さらに、赤外線ＬＥＤ用の一定電流源２０のための電源としても作用する。赤外線ＬＥＤチェーン２１及び２２のＬＥＤ９は、個別にスイッチのオン・オフを行うことができる。このことを行うには、赤外線ＬＥＤチェーン２１及び２２のＬＥＤ９を赤外線ＬＥＤ用の一定電流源２０に並列ネットワーク状に接続し、各ＬＥＤ９用の個別電気スイッチを実装する。
【００４３】
ＵＳＢハブ１９は、シリアルインタフェース又はＵＳＢケーブル２５を介して前処理ユニット２６に接続する。前処理ユニット２６内で処理した信号は、最終的にパーソナルコンピュータ２７内で分析し、このコンピュータは記録装置２８を含む。眼鏡デバイス１におけるインタフェースを形成する付加的な補助／同期ポート１３もＵＳＢハブ１９に接続する。補助／同期ポート１３は、他の電子デバイスと同期をとり、またパラレルなデータ取得をトリガするためのインタフェースとして作用することができる。電子機器１５、前処理ユニット１６、ＵＳＢハブ１９、及び赤外線ＬＥＤ用の一定電流源２０は、共通のプリント回路板ＰＣＢ２３上に配置する。
【００４４】
このセットアップ構成と同様に、シーンカメラ２も１００ｍｍケーブル１４により電子機器１５に接続する。この場合、電子機器１５は、第２プリント回路板ＰＣＢ２４上に配置し、この第２プリント回路板ＰＣＢ２４は、さらに、前処理ユニット１７も有する。前処理ユニット１７は、ダビンチ・デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により電子機器に基づくものとすることができる。前処理ユニット１７は、電子機器１５から受け取る信号をエンコードする、ＭＰＥＧエンコーダ１８を含む。マイクロフォン１２も前処理ユニット１７に接続することができる。ＰＣＢ２４上に配置した前処理ユニット１７をＵＳＢハブ１９に接続する。このようにして、シーンカメラ２が取得した処理信号を最終的にパーソナルコンピュータ２７内で分析する。
【００４５】
前処理ユニット６，１６，１７及び２６は、２個のアイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２により発生した３つの画像ストリームのうち、少なくとも１つの画像ストリームを圧縮することができる。この場合、異なる代替案が可能である。前処理ユニットは、１個のカメラの画像ストリームのみを圧縮するとともに、各カメラはそれ自身の前処理ユニットを有する。代案として、単独の前処理ユニットがすべてのカメラの画像ストリームを圧縮することができ、さらに、前処理ユニットは、システムインタフェース及び対応のソフトウェアを介して、解像度調整による帯域幅、関心領域、フレームレート及び圧縮パラメータを管理するよう構成可能にすることができる。前処理ユニットは、カメラによる画像撮影を同期的にトリガするよう設計する。カメラは、各撮影した画像にタイムスタンプを付与し、これらタイムスタンプを使用して、オフラインでいくつかの又はすべてのカメラデータストリームの同期をとることができるようにする。
【００４６】
前処理ユニットは、カメラの集積回路板上、又はヘッドマウント内若しくはヘッドマウント上に配置した個別の集積回路板上（例えば、眼鏡デバイス１のサイドバー５ｌ，５ｒ内の）、又は例えば、ベルトのような被検者３１が着用する個別のハウジング内のいずれかに配置することができる。
【００４７】
眼鏡デバイス１は、さらに、外部センサからリアルタイムでデータを取得できる補助インタフェースを有することができる。このようなセンサとしては、バイオメトリックセンサ（限定しないが、ＥＥＧ，ＥＣＧ等を含む）、姿勢センサ（限定しないが、加速度計、磁力計、ジャイロスコープ等を含む）がある。つぎに、外部センサのデータストリームをカメラ２，３ｌ及び３ｒから取得したデータストリームと同期させることができる。さらに、外部クロック又はトリガ信号を供給し、これらを使用して外部センサがシステムと自身を同期させることができる。インタフェースから取得したデータの帯域幅は、システム内に統合した基板取付処理リソースによって専用記録ユニット２８内に縮小又は圧縮することができる。
【００４８】
アイカメラ３ｌ，３ｒは、可視光又は近赤外光のいずれかに適合可能である。アイカメラは、使用者の顔面を２分割する垂直中心ラインに対して対称的に配置する。アイカメラ３ｌ，３ｒは、眼１０ｌ，１０ｒの前方かつ下方にそれぞれ配置し、例えば、１対のメガネレンズ８ｌ，８ｒにおける下側のリム内若しくはリムで眼１０ｌ，１０ｒに向かって３０゜〜５０゜の角度をなすよう、またフレーム４内に３０゜〜５０゜の角度をなすよう位置決めすることができる。
【００４９】
一実施形態において、アイカメラ３ｌ，３ｒは近赤外光に対して感受性があるものとする。これらは６４０×４８０の解像度を有し、また６０Ｈｚの周波数で読み出すものとする。
【００５０】
シーンカメラ２は、使用者の顔を２つのハーフに分割する垂直中心線上に、又はフレーム４の鼻ブリッジに配置することができる。代案として、ヘルメット、キャップ又はヘッドバンドの縁、縁内又は縁に近接する位置に配置することもできる。シーンカメラ２はＨＤ（高解像度）及び／又は調整可能な解像度を有するものとすることができる。このシーンカメラは風景又は人物に対する指向性を有するよう取り付けることができる。さらに、その指向性は、風景から人物向けの指向性に変化（カメラロール）させることができ、また、カメラが指し示す方向を変化（カメラパン及びチルト）できるよう取り付けることができる。
【００５１】
単独のシーンカメラ２の代わりに、眼鏡デバイス１は１対のシーンカメラを有するものとすることができ、この場合、各シーンカメラは人物モード又は風景モードのいずれかの指向性を持たせることができる。さらに、各シーンカメラは、それぞれに対する他方の第２カメラとは独立的に指向性を持たせることができる。代案として、双方のシーンカメラ２を、互いに異なる、又は互いに異ならない固定指向性にすることができる。
【００５２】
さらに、プリズム又はレンズをシーンカメラ２の前面に取付け、メガネに対するシーンカメラ２の視野の異なった位置決め、とくに、近接レンジ読取り用途向けのより下方に向かう視野の位置決めを生ずるようにすることができる。
【００５３】
６個のＬＥＤ９を各メガネレンズ８の周りに配置する。ＬＥＤは、赤外線波長レンジ（典型的には７５０ｎｍより長く、１０００ｎｍ未満）にあり、中心波長が８５０ｎｍの光を発生する。ＬＥＤは赤外線ＬＥＤ用一定電流源２０によって供給される５０ｍＡの電流によって駆動される。
【００５４】
ＬＥＤ９により直接眼を照射する代わりに、光ガイドを用いる実施形態も考えられる。１個又は数個の光ガイド（例えば、光ファイバ）セグメントを使用することができる。眼の照射は、合焦光学系（構造化照明）で実施することができる。ＬＥＤ９の代わりに、適当な回折光学的又はレーザーを使用して、眼を照射するためのコヒーレント光のパターンを発生させることができる。光源を光学的素子（例えば、合焦光学系又は回折光学系）と一緒に使用して、眼１０ｌ，１０ｒにおける反射パターンを生ずることができる。照射源は可視光又は近赤外光のいずれかを発生できるものとする。照射源は、フレーム４内又はフレーム４上で、とくに、メガネレンズ８ｌ，８ｒの周りに円形状配列となるよう位置決めする。代案として、照射源は、ヘッドマウントディスプレイのフレームのリムに配置することができる。とくに、被検者３１の眼の表面で反射パターンを生ずるよう設計する。
【００５５】
図２に示す眼鏡デバイス１を被検者が着用するとき、図１０Ａに示す状況が簡単に実現される。アイカメラ３は、被検者の頭部に固定した眼鏡デバイス１により、眼１０における少なくとも１つのパラメータを取得する光路Ｍは、アイカメラ３から眼１０に至る直線上に存在する。
【００５６】
図３及び図１０Ｂは、眼鏡デバイス１の異なった形態を示す。眼鏡デバイス１は、フレーム４に取付けた光学的転向素子をなすミラー１１を有し、ミラー１１及びアイカメラ３は、被検者の頭部に固定した眼鏡デバイス１により、眼１０における少なくとも１つのパラメータを取得する光路Ｍが、アイカメラ３からミラー１１を経て眼１０に至るようフレームに配置する。図３の３次元的表示は、眼鏡デバイス１を後方又は内側から見た状態を示す。この図において、左眼１０ｌ及び右眼１０ｒの反射が、それぞれメガネレンズ８ｌ及び８ｒに見える。座標系は、ｚ軸が投影面に指向するデカルト座標系である。
【００５７】
このように、アイカメラ３ｌ，３ｒは、眼１０ｌ，１０ｒの前方及び上方に取付け、光ガイド又はミラー１１を眼１０ｌ，１０ｒの前方及び下方、例えば１対のメガネレンズ８ｌ，８ｒの下側リム内又は下側リムに配置し、アイカメラ３ｌ，３ｒが各眼１０ｌ，１０ｒの前方及びは下方からの透視画像を取得し、またその画像が眼１０ｌ，１０ｒに見えるようにする。光ガイド又はミラー１１は、（平坦）ミラー、球面ミラー、ドームミラー、カスタムレンズ、ホログラフィック・イメージガイド等のいずれかとすることができる。ミラー１１は、特定波長レンジのみで反射でき、他のレンジに対しては透過性を示すものとすることができる。
【００５８】
ミラー１１は平坦ミラー又は球面ミラーのいずれかとすることができる。球面ミラーは、アイカメラ３の視野を平坦ミラーで得られる視野を越えて拡大するという利点がある。図３の形態によれば、さらに、光学系を眼１０に極めて（セット方向に）近接させて配置でき、したがって、人間工学的にまた審美的に改善をもたらす。被検者自身の視野はほとんど阻害されない。ミラー１１は、いわゆるホットミラーとすることができ、すなわち、このミラーは、可視波長範囲では透過性を示し、赤外線波長レンジでは高い反射性を有する。このミラーは極めて薄くかつ中空（いわゆるドーム状）にすることができ、したがって、屈折に起因するゆがみを減少することができる。それは、極めて低い屈折率（ＩＯＲ：index of refraction）を示す材料から形成することができる。
【００５９】
図１０Ａ及び１０Ｂ双方の場合、アイカメラ３は、眼１０における少なくとも１つのパラメータを取得する光路Ｍがフレームインサート、すなわちメガネレンズ８を除外するよう配置する。さらに、メガネレンズ８は、眼１０の光軸Ｋ及び光路Ｍがともに使用する単独の光学的素子として眼１０を有するよう配置する。さらに、光路Ｍは、メガネレンズ８の眼１０に対向する側に延びて存在（延在）する空間Ｓｐ内に完全に延在する。
【００６０】
図２及び３並びに図１０Ａ及び１０Ｂに示す実施形態それぞれは、ともに上瞼による眼閉じを少なくする。
【００６１】
図６Ａ〜８は、従来技術と比較して眼鏡デバイス１のパララックス誤差の減少を示す。図６Ａから分かるように、被検者が実際に眼の焦点を合わせている対象物の位置２９、及び眼鏡デバイス１が決定した注視ポイント３２は、従来既知の眼鏡デバイス１を使用するとき、通常は十分よく一致することはない。この作用は、通常、被検者が眼の焦点を合わせている対象物２９に近づけば近づくほど、一層顕著となる。しかし、本発明の実施形態による眼鏡デバイス１では、決定した注視ポイント３２と実際の対象物２９との間の一致度が極めてよく、測定距離が０.５ｍの短いものであったとしても、よく一致する（図６Ｂ参照）。このことは、眼球中心とカメラの焦点との間の距離を最小化することによって得られる。
【００６２】
この状況を図７で再び示す。眼１０及びシーンカメラ２を僅かに異なった位置に配置するとき、対象物２９に合焦するそれぞれの視野角における差は、対象物２９が眼１０及びシーンカメラ２それぞれに近づけば近づくほど一層顕著となる（すなわち、ｚの座標値が小さくなればなるほど、より大きいゆがみとなる）。眼鏡デバイス１は図６Ｂに示す状況に較正することができる。対象物２９は較正平面Ｐ上に位置し、また眼鏡デバイス１を較正することによって、着用者は、決定された注視ポイント３２がまさに実際の対象物２９にあると確信できる。較正は、一般的に被検者から若干離れた距離にある平面上で行う。このことは、シーンビデオフレームにおけるピクセルに対する測定した注視方向（角度）に関連する。この計算は、較正平面上に存在するポイントに対してのみ有効な結果を与える。較正平面上にないポイントに対しては、系統的な誤差（パララックス）が入ることになる。対象物２９からの眼鏡デバイスの距離が大きくなるとき、較正平面Ｐまでの距離と対象物２９までの実際の距離との差は顕著なずれを生ずる。本発明の実施形態による眼鏡デバイス１では、すべての距離ｄに対するこれらずれ又はパララックス誤差（図８に円形の記号Ｓ２で示す）は、従来技術によるデバイス（矩形の記号Ｓ１）によるものよりも相当小さい。細い×印は記号Ｓ２のグループに関連し、太い×印は記号Ｓ１のグループに関連する。×印は較正目的に使用された注視ポイント３２に対応する。
【００６３】
パララックス誤差は、眼の位置に対するシーンカメラ２の位置の関数として数学的にモデル化される。パララックスによる注視推定誤差は、数学的シミュレーションによって示される結果に従って、シーンカメラ２を眼１０にできるだけ接近させて配置することにより減少することができる。さらに、パララックス誤差は、両眼追跡から両眼転導を使用して注視ポイントまでの距離を推定することによって、また視線追跡デバイスに対する眼の位置を推定することによって補正することができる。
【００６４】
良好な結果を得るため、シーンカメラ２の視野を最適化することができる。標準光学系を有するシーンカメラ２の視野は、生理学上の注視レンジ全体をカバーしない（標準光学系の水平視野：４０゜〜５０゜; 典型的注視レンジ:６０％）。一実施形態において、シーンカメラ２の視野はそれぞれの用途に応じて最適化することができる。このような視野最適化を図９Ａ及び９Ｂで説明する。眼鏡デバイス１を着用する使用者は、同時に背景Ｂ及び携帯電話３０を見ている。図９Ａによれば、視野ＦＯＶ（field of view）１は主に背景Ｂをカバーする。被検者３１が携帯電話３０に目を落とすとき、注視方向の変化はアイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２によって自動的に決定され、視野は風景指向性から人物指向性に切替えることによって自動的に調整される。このことは、シーンカメラ２をｚ軸周りに９０゜機械的に転回（ロール）することにより、又はシーンカメラ２の前面に光学的プリズムを使用することにより行うことができる。さらに、異なるチルト角度又はロール角度を有する２つのシーンカメラを使用することによっても可能である。代案として、光学的ビームスプリッタをシーンカメラ２の前方に使用することができる。
【００６５】
要するに、眼鏡デバイス１は、３個のカメラ、すなわち、２個のアイカメラ３ｌ，３ｒ及び少なくとも１個のシーンカメラ２よりなるヘッドマウント型視線追跡システムを形成する。３個のカメラ３ｌ，３ｒ及び２は、例えば、調整可能なフレームレート及び解像度によって、管理可能な帯域幅を有することができる。１個又は数個の前処理ユニット６，１６，１７及び２６は、カメラ２，３ｌ，３ｒから受け取ったビデオストリームの可変圧縮を行うのに設けることができる。ビデオストリームの圧縮レベルは、アイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２のものと同一とする、又はアイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２のものとは別個のものとすることができる。アイカメラ３ｌのフレームレートは全速力取得（撮影）に対応し、アイカメラ３ｒのフレームレートは１／１０速力取得に対応し、シーンカメラ２のフレームレートは１／２速力取得に対応するものとすることができる。異なったカメラのフレームレートを調整する代わりに、取得レートを同一となるよう選択し、データ処理をカメラ毎に異ならせて行うようにすることができる。一方のカメラによって得られたデータは、他のカメラによって得られたデータよりも多く圧縮するが、双方のカメラは同一のデータ量を取得するものとすることができる。さらに、異なる圧縮レートと異なる取得レートを組合わせることもできる。さらに、例えば、データを転送するとき、２つ目毎の取得画像を省き、ＣＰＵに送るデータ量を半分に減らすこともできる。カメラ２，３ｌ及び３ｒの信号は、ＰＣ２７内のＣＰＵに有線又は無線のインタフェース（図５参照）を介して転送することができる。他のデータ源用の補助インタフェース及びこれら他のデータ源との同期方法を眼鏡デバイス１に実装することができる。
【００６６】
眼鏡デバイス１は、数個の交換可能なピースよりなるシステムとして構成することができる。眼鏡デバイス１は、小さい鼻又は大きい鼻を有する顔用に、鼻ピース又は鼻支持体７の交換可能なセットを有する。このようにして、眼鏡デバイス１は問題なく視力補正メガネ上に着用することができる。さらに、眼鏡デバイス１は、所定波長レンジ用の異なる透光レベルを有する交換可能なメガネレンズ（例えば、透明メガネ又はサングラス）のための保持機構を有する。付加的に又は代替的に、交換可能なメガネレンズは、近赤外光学的フィルタを有し、照射源の波長にマッチし、また同一及び類似波長の外側から眼の表面に達する光の若干又はすべてをブロックし、眼の表面における信号対ノイズ比を改善できるようにする。眼鏡デバイス１は、アイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２のためのマウント又はハウジングとして作用する、リム及び鼻ブリッジを有する。アイカメラ３ｌ，３ｒは、交換可能なメガネレンズ８ｌ，８ｒの背後に視野が広がるように取り付ける。
【００６７】
眼鏡デバイス１によれば、視線追跡、オキュロメトリクス、バイオメトリクス、及び位置及びモーション測定を行い、自由に動ける設定にした人間行動をできる限り完全に測定及び分類することができるようになる。ヘッドマウント型視線追跡装置は、較正フリーであり、乱視推定を行えるよう実現する。視線追跡機能はセットアップ時間がゼロである。調整は不要である。被検者３１は、眼鏡デバイス１を着用するだけで、使用を開始することができる。人の眼の動きにおける生理学的レンジ（水平方向に８０゜、垂直方向に６０゜）をカバーする極めて大きな注視追跡レンジを有する。眼鏡デバイスは、極めて堅牢であり、注視マッピングに高い精度を有する。眼鏡デバイスは、乱視を補償し、パララックスを少なくし、瞳孔軸線シフトを補償し、また較正フリー若しくは１点較正の特徴を使用して較正を行うことができる。さらに、民族（白色人種、アジア系人種、アフリカ系人種等）、性別及び年齢を問わず動作するよう設計する。シーンカメラ２の視野を最適化する。光学的センサ、慣性センサ又は磁気センサを使用することにより、頭部追跡機能を実装することができる。眼鏡デバイスは、さらに、バイオメトリックの特徴、例えば、瞳孔直径測定、及びＥＥＧ、ＥＣＧ等とのインタフェースをとって同期させる選択肢も与える。最後に、ヘッドマウントディスプレイに組入れることができる。バーチャル画像をパーソナルコンピュータのスクリーンにおける被検眼に投影することができる。さらに、眼の動き（注視、まばたき）を使用してバーチャル画像における「オブジェクト」との対話的相互作用を提供することができる。
【００６８】
頭部追跡機能は、３軸ジャイロスコープ、３軸加速度計及び／又は３軸磁力計を光学的センサとともに使用し、六次元的頭部追跡用に実現することができる。
【００６９】
要約すると、眼鏡デバイス１は、極めて固有の光学的及び電子的アーキテクチャを用意する。電子的アーキテクチャに関しては、割当て可能な帯域幅を有する３個以上の高解像度カメラを眼鏡デバイス１に組込む。アイカメラ３ｌ，３ｒ及びシーンカメラ２用の個別の処理チャネルを設けることが考えられる。光学的アーキテクチャは、種々の特性を有する交換可能なメガネレンズによって特徴付けられる。アイカメラ３ｌ，３ｒの光路は、メガネ又はメガネレンズ８ｌ，８ｒそれぞれの背後に延在するものとする。さらに、ＬＥＤ９のセットにより、眼１０ｌ，１０ｒの極めて可変の照射を行うことができる。例えば、眼の周りの照射ジオメトリを制御することができる。特定ＬＥＤのサブセットは、ストロボ効果及び順序付けによって制御することができる。最後に眼の照射は、点光源、ライン光源又は２次元配列光源により行うことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１                  眼鏡デバイス
２                  シーンカメラ
３,３ｌ,３ｒ        アイカメラ
４                  フレーム
５ｌ,５ｒ           サイドバー
６                  前処理ユニット
７                  鼻支持体
８,８ｌ,８ｒ        メガネレンズ
９                  ＬＥＤ
１０,１０ｌ,１０ｒ  眼
１１                ミラー
１２                マイクロフォン
１３                補助／同期ポート
１４                ケーブル
１５                電子機器
１６                前処理ユニット
１７                前処理ユニット
１８                ＭＰＥＧエンコーダ
１９                ＵＳＢハブ
２０                赤外線ＬＥＤ一定電流源
２１,２２           赤外線ＬＥＤチェーン
２３,２４           ＰＣＢ
２５                ＵＳＢ２.０ケーブル
２６                前処理ユニット
２７                パーソナルコンピュータ
２８                記録装置
２９                対象物
３０                携帯電話
３１                被検者
３２                注視ポイント
ｗ１,ｗ２           幅
ｈ                  高さ
ｌ                  長さ
ａ                  チルト角度
Ｋ                  光軸
Ｍ                  光路
Ｏ                  基準座標系の原点
Ｐ                  較正平面
Ｓｐ                空間
ｄ                  距離
Ｓ１,Ｓ２           記号
Ｂ                  背景
ＦＯＶ１,ＦＯＶ２   視野
ｘ,ｙ,ｚ            軸
【図１Ａ】
0006026444.tif 000002
【図１Ｂ】
0006026444.tif 000003
【図１Ｃ】
0006026444.tif 000004
【図１Ｄ】
0006026444.tif 000005
【図２】
0006026444.tif 000006
【図３】
0006026444.tif 000007
【図４】
0006026444.tif 000008
【図５】
0006026444.tif 000009
【図６Ａ】
0006026444.tif 000010
【図６Ｂ】
0006026444.tif 000011
【図７】
0006026444.tif 000012
【図８】
0006026444.tif 000013
【図９Ａ】
0006026444.tif 000014
【図９Ｂ】
0006026444.tif 000015
【図１０Ａ】
0006026444.tif 000016
【図１０Ｂ】
0006026444.tif 000017