(57)【要約】  視線検出装置（１００）は、眼電位原信号を出力する眼電位測定部と、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部（１０３）と、較正指標にユーザの視線位置が移動する際のサッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部（１０４）と、較正指標の位置及び眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部（１０５）と、較正パラメータに基づいて、眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部（１０１）とを備える。
2009142008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼電位からユーザの視線方向を検出する視線検出装置であって、
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部と、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える
視線検出装置。
【請求項２】
前記サッケード検出部は、
前記眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する遅延信号生成部と、
前記眼電位原信号から前記遅延信号を減算して得られる出力信号を生成する減算部と、
前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備える
請求項１に記載の視線検出装置。
【請求項３】
前記所定の遅延時間は、ユーザが前記較正指標を固視している時間より短い
請求項２に記載の視線検出装置。
【請求項４】
前記サッケード検出部は、
前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか一方を施して第１の眼電位信号を出力する第１のフィルタ処理部と、
前記第１の眼電位信号、及び前記眼電位原信号から得られる第２の眼電位信号の一方から他方を減算し、出力信号を生成する減算部と、
前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備える
請求項１に記載の視線検出装置。
【請求項５】
前記サッケード検出部は、さらに、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備える
請求項４に記載の視線検出装置。
【請求項６】
前記サッケード検出部は、さらに、前記第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備える
請求項４に記載の視線検出装置。
【請求項７】
前記較正指標提示部は、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じて第１の較正指標をユーザに提示した後、前記サッケード検出部によってサッケード運動が検出されたことに応じて前記第１の較正指標と異なる位置に第２の較正指標を提示し、
前記サッケード検出部は、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の前記眼電位変化量を前記較正パラメータ計算部に出力する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の視線検出装置。
【請求項８】
前記パラメータ計算部は、前記サッケード検出部から出力される前記眼電位変化量を、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角で除した値を較正パラメータとする
請求項７に記載の視線検出装置。
【請求項９】
前記較正パラメータは、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角と、前記眼球移動角に対応する前記眼電位変化量との組み合わせを複数保持するテーブルである
請求項７に記載の視線検出装置。
【請求項１０】
ユーザの視線方向を撮像する撮像装置であって、
撮像部と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の視線検出装置と、
前記較正部によって検出された視線方向を前記撮像部に撮像させる撮像制御部とを備える
撮像装置。
【請求項１１】
眼電位からユーザの視線方向を検出する視線検出方法であって、
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定ステップと、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む
視線検出方法。
【請求項１２】
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されたコンピュータに、ユーザの視線方向を検出させるプログラムであって、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む
プログラム。
【請求項１３】
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されてユーザの視線方向を検出する集積回路であって、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの眼電位を用いてユーザの視線位置を求める際に、ドリフトの影響を受けずに眼電位と視線位置との較正を行う視線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人の眼球運動を利用した視線入力インタフェース等が提案されている。人の眼球運動検出方法には、角膜と網膜との間の発生電位を利用するＥＯＧ法、スポットライトを眼球に入射させることによって角膜内部に生じる虚像の動きを検出する角膜反射法、角膜と強膜との反射率の違いを利用する強反射法、およびコンタクトレンズを用いる方法等がある。【０００３】
ここで、ＥＯＧ法とは、人間の角膜が網膜に対して正に帯電していることを利用した眼球運動検出方法である。具体的には、人間の眼球付近に電極を貼付し、その電極から計測される電位の変化から眼球運動を検出する。図３６Ａ及び図３６ＢにＥＯＧ法を用いた眼球運動検出方法の例を示す。図３６Ａ及び図３６Ｂは、ユーザの右眼の外側と内側との２箇所に、眼球の中心から等距離離して電極を貼付した場合の例である。【０００４】
外側の電極Ａに発生する眼電位をＶａ、内側の電極Ｂに発生する眼電位をＶｂとすると、図３６Ａのように、ユーザの眼球が真中位置にある場合は、ＶａとＶｂが等しくなり、計測される眼電位Ｖa-bは０Ｖとなる。一方、図３６Ｂのように、ユーザが右を見た場合は、電極Ａの方が右眼の角膜に近くなるため、Ｖａ＞Ｖｂとなり、計測眼電位Ｖa-bは正の値を示す。逆に、ユーザが左を見た場合は、Ｖａ＜Ｖｂとなり、計測眼電位Ｖa-bは負の値を示す。つまり、計測眼電位Ｖa-bが正の値を示すならばユーザは右に眼を動かしたことがわかり、負の値を示すならば左に眼を動かしたことがわかる。ＥＯＧ法では、このような計測眼電位Ｖa-bの変化を利用することにより、ユーザの眼球運動を検出する。【０００５】
ＥＯＧ法を用いて眼球運動を検出し、ユーザの視線位置を特定する場合、発生した眼電位と、その際のユーザの視線位置とを較正することが必要となる。実空間におけるユーザの視線位置と発生眼電位との較正方法の例として、以下の特許文献１、特許文献２に記載の技術がある。【０００６】
特許文献１に開示されている較正方法では、較正時にディスプレイに任意の較正パターンを表示させる。そして、ユーザがこの較正パターンを見たときの水平方向および垂直方向の眼球運動データを取得し、これらのデータから較正係数を求める。眼球運動データを取得する方法としては、角膜反射法による方法、角膜と強膜との反射率の違いを利用する方法、コンタクトレンズを用いる方法、あるいは角膜と網膜との間の発生電位を用いるＥＯＧ法等を用いる。【０００７】
特許文献２に開示されている較正方法は、ユーザの眼電位を検出し、それを用いてディスプレイ内のマウスカーソルを操作する。ディスプレイ内の様々な位置に順次視覚指標を提示し、ユーザにこれを注視させて、その際の眼電位を測定する。そして、この測定結果を較正に用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２６１５８３１号公報
【特許文献２】特開平１１−８５３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や特許文献２では、ディスプレイ内に表示した較正指標と、それを注視している際に発生する眼電位とを用いて較正パラメータを求めることにより、眼電位と視線位置との較正を行う。しかし、眼電位を計測する際には、ドリフトという現象が発生する。ドリフトとは、時間的に眼電位の基線が変化する現象であり、眼電位の計測に用いる電極の材料や、皮膚と電極との接触状況の変化等の要因が挙げられる。【００１０】
図３７に実際にユーザに電極を貼付して眼電位を計測した結果を示す。図３７は、複数の指標を図３８に示される順序で１秒毎に表示させたときの眼電位の測定結果である。図３７を参照すれば、時間経過と共に眼電位の基線が変化していることがわかる。より具体的には、ドリフトの影響で、指標（Ｒ４）を注視している際も眼電位に変化が起きる。このようなドリフトが発生する状況で特許文献１や特許文献２のような較正方法を適用すれば、一点を注視している状況でも眼電位が変化するため、正しく較正が行えないという課題がある。【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ユーザの眼電位と視線位置とを正しく較正する視線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る視線検出装置は、眼電位からユーザの視線方向を検出する。具体的には、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部と、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える。【００１３】
上記構成のように、サッケード運動の前後における眼電位の変化量に基づいて較正パラメータを算出することにより、ドリフトの影響を排除した適切な較正パラメータを算出することができる。【００１４】
また、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する遅延信号生成部と、前記眼電位原信号から前記遅延信号を減算して得られる出力信号を生成する減算部と、前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備えてもよい。これにより、符号（眼球の移動方向を示す情報）付のサッケード信号を検出することができる。【００１５】
また、前記所定の遅延時間は、ユーザが前記較正指標を固視している時間より短くてもよい。これにより、サッケード波形の破綻を防止することができる。【００１６】
また、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか一方を施して第１の眼電位信号を出力する第１のフィルタ処理部と、前記第１の眼電位信号、及び前記眼電位原信号から得られる第２の眼電位信号の一方から他方を減算し、出力信号を生成する減算部と、前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備えてもよい。【００１７】
上記構成によってもサッケード信号を検出することができる。なお、上記の「第２の眼電位信号」は、眼電位原信号から直接的又は間接的に得られる眼電位信号であり、眼電位原信号そのものであってもよい。【００１８】
さらに、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備えてもよい。これにより、サッケードの発生時刻を含んだサッケード信号を簡易に取得できる。【００１９】
また、前記サッケード検出部は、さらに、前記第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備えてもよい。これにより、まばたき信号を除去すると共に、サッケード信号を検出することができる。【００２０】
また、前記較正指標提示部は、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じて第１の較正指標をユーザに提示した後、前記サッケード検出部によってサッケード運動が検出されたことに応じて前記第１の較正指標と異なる位置に第２の較正指標を提示する。そして、前記サッケード検出部は、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の前記眼電位変化量を前記較正パラメータ計算部に出力してもよい。これにより、ドリフトの影響を排除して、適切な較正パラメータを算出することができる。【００２１】
また、前記パラメータ計算部は、前記サッケード検出部から出力される前記眼電位変化量を、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角で除した値を較正パラメータとしてもよい。または、前記較正パラメータは、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角と、前記眼球移動角に対応する前記眼電位変化量との組み合わせを複数保持するテーブルであってもよい。上記のいずれの方法でも、眼電位と較正パラメータとから視線方向を検出することができる。【００２２】
本発明に係る撮像装置は、ユーザの視線方向を撮像する。具体的には、撮像部と、上記記載の視線検出装置と、前記較正部によって検出された視線方向を前記撮像部に撮像させる撮像制御部とを備える。これにより、ユーザの視線移動に追従して撮像部向きを変更することができる。【００２３】
本発明に係る視線検出方法は、眼電位からユーザの視線方向を検出する。具体的には、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定ステップと、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む。【００２４】
本発明に係るプログラムは、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されたコンピュータに、ユーザの視線方向を検出させる。具体的には、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む。【００２５】
本発明に係る集積回路は、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されてユーザの視線方向を検出する。具体的には、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える。【００２６】
なお、本発明は、視線検出装置及び撮像装置として実現できるだけでなく、視線検出装置及び撮像装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量に基づいて較正パラメータを算出するので、ドリフトの影響を排除した適切な較正パラメータを算出できる視線検出装置を得ることができる。【００２８】
（本願の技術的背景に関する情報）
２００８年５月２０日に出願された出願番号２００８−１３１５０６号、２００８年６月２０日に出願された出願番号２００８−１６１３２８号、及び２００８年６月２０日に出願された出願番号２００８−１６１３２９号の日本出願の明細書、図面および特許請求の範囲における開示は、その全体を、参照用として、本願に取り込む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る視線検出装置のブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、較正パラメータの一例であって、対応する眼電位変化量と眼球移動角との組み合わせを複数保持するテーブルを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、較正パラメータの他の例であって、対応する眼電位変化量と視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを示す図である。
【図３】図３は、サッケード信号を含む眼電位信号の一例を示す図である。
【図４】図４は、図３の眼電位信号から抽出されたサッケード検出信号を説明するための図である。
【図５】図５は、ディスプレイに較正指標が表示されている状態を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る視線検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図３の眼電位信号に高域通過フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図９】図９は、図３の眼電位信号に最大値フィルタ処理（単位処理間隔＝０．２５秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１０】図１０は、図３の眼電位信号に最大値フィルタ処理（単位処理間隔＝１．０秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１１】図１１は、図３の眼電位信号に最小値フィルタ処理（単位処理間隔＝０．２５秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１２】図１２は、図３の眼電位信号に最小値フィルタ処理（単位処理間隔＝１．０秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１４】図１４は、図９の眼電位信号から図３の眼電位信号を減算して得られたサッケード検出信号を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１６】図１６は、図３の眼電位信号から図１１の眼電位信号を減算して得られたサッケード検出信号を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１８】図１８は、遅延信号生成部の遅延時間を０．２５秒としたときのサッケード検出信号を示す図である。
【図１９】図１９は、遅延信号生成部の遅延時間を１．１秒としたときのサッケード検出信号を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、電極の添付パターンの一例を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、電極の添付パターンの他の例を示す図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、電極の添付パターンの他の例を示す図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、電極の添付パターンの他の例を示す図である。
【図２１】図２１は、まばたき信号を含む眼電位信号の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１の眼電位信号にメディアンフィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態６に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図２４】図２４は、フィルタ処理内容決定部の動作を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、図２３のフィルタ処理部のブロック図である。
【図２６】図２６は、図２１の眼電位信号に最小値フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２７】図２７は、図２６の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２８】図２８は、実施の形態７に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図２９】図２９は、図２８のフィルタ処理部のブロック図である。
【図３０】図３０は、図２６の眼電位信号を図２９のフィルタ処理部に入力して得られたまばたき信号を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態８に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図３２】図３２は、図３１のフィルタ処理部のブロック図である。
【図３３】図３３は、図２６の眼電位信号を図３２のフィルタ処理部に入力して得られたサッケード信号を示す図である。
【図３４】図３４は、実施の形態９に係る撮像装置をユーザが装着した状態を示す図である。
【図３５】図３５は、実施の形態９に係る撮像装置のブロック図である。
【図３６Ａ】図３６Ａは、ＥＯＧ法を説明するための図であって、ユーザの眼球が正面を向いている状態を示す図である。
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、ＥＯＧ法を説明するための図であって、ユーザの眼球が右側を向いている状態を示す図である。
【図３７】図３７は、眼電位計測におけるドリフトの例を示す図である。
【図３８】図３８は、眼電位計測におけるドリフトを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、下記の各実施の形態は、本発明の効果を減殺しない限り、任意の組み合わせで組み合わせることが出来るものとする。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る視線検出装置１００の構成を表すブロック図である。図１に示される視線検出装置１００は、ユーザの眼の周囲に貼付されて眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部（図示省略）と、眼電位原信号を視線位置（「視線方向」と読み替えることができる。以下同じ）に変換する較正部１０１と、較正パラメータの更新を指示する較正パラメータ更新指示部１０２と、較正パラメータ更新指示を受けて較正指標を提示する較正指標提示部１０３と、眼電位原信号からサッケード信号を検出するサッケード検出部１０４と、サッケード検出部１０４から出力された眼電位変化量および較正指標提示部１０３によって出力された較正指標の位置に基づいて較正パラメータを算出する較正パラメータ計算部１０５と、眼電位原信号の出力先を較正部１０１及びサッケード検出部１０４のいずれかに切り替えるスイッチ１０６とから成る。
【００３２】
眼電位測定部は、典型的には、ユーザの眼の周辺に貼付される電極である。具体的な貼付方法は特に限定されないが、例えば、図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、目尻側貼付される電極Ａと、目頭側に貼付される電極Ｂとを組み合わせて使用してもよい。または、図２０Ａ〜図２０Ｄに示されるように、電極を眼の上下の一方又は両方に貼付してもよい。さらには、電極をこめかみの上下に貼付してもよい。
【００３３】
較正部１０１は、予め保持している較正パラメータを用いて、眼電位原信号からユーザの視線位置を算出する。ここで、較正パラメータとは、眼電位原信号を眼球移動角に変換するためのパラメータであり、そのうちの一つとして、以下の式１で用いられる較正係数αが挙げられる。
【００３４】
一般的に計測眼電位Ｖa-bは、眼球移動角θが一定の範囲内であれば線形に変化することが知られている。つまり、計測眼電位Ｖa-bは較正係数αと眼球移動角θとを用いて次式１で近似することができる。
【００３５】
【数１】
2009142008.tif 000003
【００３６】
ＥＯＧ法を用いた較正時の動作例を説明する。眼電位原信号として眼電位Ｖｅが較正部１０１に入力された場合、式１を用いて眼球移動角θを求める。そして、移動角θからユーザと注視物体との距離等の情報を用いて視線位置を求める。以上の手順により、眼電位から視線位置を求めることができる。なお、ユーザと注視物体との距離を測定する方法は特に限定されないが、例えば、測距センサ等を用いることができる。
【００３７】
なお、本発明は式１を用いた較正方法に限定されず、図２Ａに示すような対応する眼電位変化量と眼球移動角との組み合わせを複数保持するテーブルを、較正パラメータとして用いて構わない。さらに、図２Ｂに示すような対応する眼電位とディスプレイ座標やカメラ座標等の視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを、較正パラメータとして用いて構わない。
【００３８】
較正パラメータ更新指示部１０２は、視線検出開始時等のイベントが発生した場合に、較正指標提示部１０３とスイッチ１０６とに較正パラメータ更新指示信号を出力する。そして、較正パラメータの更新を終了する際には、較正パラメータ更新指示信号の出力を停止する。
【００３９】
スイッチ１０６は、較正パラメータ更新指示に従って、眼電位原信号を較正部１０１及びサッケード検出部１０４のどちらに送信するかを切り替える。
【００４０】
サッケード検出部１０４は、眼電位原信号からサッケード信号を検出し、それを用いてサッケード発生時の眼電位の変化量を算出する。サッケード（衝動性眼球運動）とは、解像度の低い周辺網膜に映った対象を、解像度の高い網膜中心窩で捉えるために発生する眼球運動であり、その速度は１００〜５００（°／ｓｅｃ）と非常に大きいことが知られている。
【００４１】
図３にサッケード信号を含んだ眼電位信号の波形の例を示す。図３において、点線で囲った部分がサッケードを示す箇所である。サッケードが発生すると、急峻に電位変化が起こった後、一定時間停留（固視）し、再び元の電位まで戻っている。これは、ある指標Ａからある指標Ｂまで眼球をサッケードによって動かし、再び指標Ｂから指標Ａまで眼球をサッケードによって動かした場合の一例である。一般に人間は０．３秒程度の固視と数十ミリ秒のサッケードを繰り返すことによって、周囲の情報を取得している。
【００４２】
図３のような眼電位原信号からサッケード信号を検出する方法の一つとして、眼電位原信号に最大値フィルタ処理と最小値フィルタ処理とをそれぞれ適用し、その差分を求める方法がある。この処理の詳細は、後述する。
【００４３】
図３に示される眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理を適用することによって得られる出力信号を図４に示す。図４に示されるように、サッケードが発生したときのみ、出力信号にピークが現れる。
【００４４】
サッケード検出部１０４は、出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部（図示省略）をさらに備える。そして、サッケード信号の変化量（すなわち、サッケード運動の前後における眼電位の変化量）を求め、較正パラメータ計算部１０５に出力する。そして、サッケード信号を検出したことを示すサッケード検出信号を較正指標提示部１０３と較正パラメータ計算部１０５とに出力する。
【００４５】
なお、実施の形態１ではサッケード信号の検出方法として、最小値フィルタと最大値フィルタとを使用したが、高域通過フィルタ等のサッケードを検出するものであればどのような手法でも構わない。また、実施の形態１ではサッケード中に変化した眼電位の変化量を求めたが、サッケード検出信号の振幅そのものを眼電位の変化量として用いても構わない。
【００４６】
較正指標提示部１０３は、較正パラメータ更新指示を受けると、較正指標をユーザに提示する。そして、サッケード検出部１０４からのサッケード検出信号に従って、較正指標の提示位置を変化させる。
【００４７】
一例として、図５のようなディスプレイ１０を用いて較正を行う場合、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じてディスプレイ１０の中心に第１の較正指標２０を表示させる。その後、サッケード検出信号を受け付けると、第２の較正指標３０を左上に表示させる。そして、再びサッケード検出信号を受けると、次の較正指標を右上等に表示させる。このように、ユーザのサッケードに応じて較正指標の位置を変化させることにより、ユーザにサッケードを誘発することができる。このようにしてユーザのサッケードに応じて変化させた較正指標の位置は、較正パラメータ計算部１０５に出力される。
【００４８】
なお、実施の形態１では、第１及び第２の較正指標２０、３０をディスプレイ１０に表示したが、較正指標を提示する方法はこれに限定されない。例えば、実空間上にレーザポイント等で較正指標を表示させてもよい。さらには、カメラ等を用いて周辺に存在する物体（例えば、人の顔等）から較正指標を選択し、当該較正指標をユーザに認識させるための音声情報を出力するようにしてもよい。つまり、較正指標提示部１０３は、ユーザが較正指標を特定するための情報を出力するものであればどのようなものであってもよい。
【００４９】
較正パラメータ計算部１０５は、サッケード検出部１０４からのサッケード検出信号を受けると、眼電位変化量と較正指標位置とを用いて較正パラメータの更新を行う。較正パラメータの一つである較正係数αの計算例を示す。まず、較正指標位置と、ユーザと較正指標が表示された物体（典型的には、ディスプレイ）との距離情報等とを用いて、較正指標を見た場合のユーザの眼球移動角θを求める。そして、入力された眼電位変化量Ｖｃおよび眼球移動角θを式１に代入することにより、較正係数αを求めることができる。なお、ユーザとディスプレイとの距離情報の取得方法は特に限定されないが、例えば、測距センサ等を用いてもよいし、ディスプレイから予め定められた距離だけ離れた位置にユーザを立たせてから較正パラメータ更新指示を出力するようにしてもよい。
【００５０】
次に、図６を参照して、実施の形態１に係る視線検出装置１００が較正パラメータを更新する手順を説明する。この視線検出装置１００は、外部から較正パラメータ更新指示が入力されたことを契機として、新たな較正パラメータを計算する。
【００５１】
まず、視線検出装置１００は、較正パラメータ更新指示の入力を監視する（Ｓ１００１）。この較正パラメータ更新指示は、較正パラメータ更新指示部１０２から較正指標提示部１０３及びスイッチ１０６に送信される。較正パラメータ更新指示の入力方法は特に限定されないが、例えば、較正パラメータ更新指示部１０２がユーザからの指示を受け付けてもよいし、視線検出装置１００の電源投入時等の所定のタイミングで自動的に当該指示を発行してもよい。
【００５２】
次に、較正パラメータ更新指示を受け付けた較正指標提示部１０３（Ｓ１００１でＹｅｓ）は、ユーザに対して第１の較正指標２０を提示する（Ｓ１００２）。また、較正指標提示部１０３は、第１の較正指標２０の位置情報を較正パラメータ計算部１０５に通知する。同様に、較正パラメータ更新指示を受け付けたスイッチ１０６は、眼電位原信号の出力先を較正部１０１からサッケード検出部１０４に切り替える。
【００５３】
次に、サッケード検出部１０４は、スイッチ１０６を経由して入力される眼電位原信号中にサッケード信号が含まれているか否かを監視する（Ｓ１００３）。ディスプレイ１０上に第１の較正指標２０が表示されると、ユーザの視線が任意の位置から第１の較正指標２０に移動する。このときにサッケード信号が現れる。
【００５４】
なお、サッケード信号の検出方法は特に限定されないが、例えば、最大値フィルタ、最小値フィルタ、遅延器等を利用して検出する方法がある。詳細は後述する。サッケード信号が検出されると（Ｓ１００３でＹｅｓ）、サッケード検出部１０４は、較正指標提示部１０３にサッケード検出信号を出力する。同様に、較正パラメータ計算部１０５にサッケード検出信号及び眼電位変化量Ｖa-bを出力する。
【００５５】
次に、サッケード検出信号を受け付けた較正指標提示部１０３は、ユーザに対して全ての較正指標を提示したか否かを判断する（Ｓ１００４）。提示すべき較正指標の数は予め定められていてもよいし、ユーザに対して較正指標の提示を継続するか否かを問い合わせるようにしてもよい。なお、実施の形態１においては、提示すべき較正指標が２個であるとして説明する。
【００５６】
現時点では第１の較正指標２０しか提示していないので（Ｓ１００４でＮｏ）、較正指標提示部１０３は、次の較正指標を提示する（Ｓ１００２）。具体的には、第１の較正指標２０をディスプレイ１０上から削除すると共に、第２の較正指標３０をディスプレイ１０上に表示させる。また、第２の較正指標３０の位置情報を較正パラメータ計算部１０５に通知する。
【００５７】
次に、サッケード検出部１０４は、眼電位原信号中にサッケード信号が含まれているか否かを監視する（Ｓ１００３）。第２の較正指標３０がディスプレイ１０上に表示されると、ユーザの視線が第１の較正指標２０から第２の較正指標３０に移動する。このときにサッケード信号が現れる。
【００５８】
サッケード信号を検出したサッケード検出部１０４は、前回と同様に、サッケード検出信号及び眼電位変化量Ｖa-bを出力する。また、第２の較正指標３０を提示した後のステップＳ１００４において、較正指標提示部１０３は、全ての較正指標を提示したと判断する（Ｓ１００４でＹｅｓ）。
【００５９】
次に、較正パラメータ計算部１０５は、較正指標提示部１０３から受信した第１及び第２の較正指標２０、３０の位置情報と、サッケード検出部１０４から受信した第２の較正指標３０を出力した後の眼電位変化量Ｖa-bとに基づいて、新たな較正パラメータを計算する（Ｓ１００５）。具体的には、第１及び第２の較正指標２０、３０の位置情報から眼球移動角θを算出する。そして、眼電位変化量Ｖa-bと眼球移動角θとを式１に代入して、較正係数αを得る。
【００６０】
なお、実施の形態１では較正パラメータの更新例として較正係数αの計算方法について説明したが、較正パラメータの更新方法はこれに限定されない。例えば、較正パラメータ計算部１０５に入力された眼電位変化量と、眼球移動角や較正指標位置とを用いて、図２Ａ及び図２Ｂに示すような対応する眼電位変化量と眼球移動角や視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを更新しても構わない。この場合、提示すべき較正指標の総数を増やすことにより、図２Ａ及び図２Ｂのテーブルのレコード数が増加するので、より信頼性の高い較正パラメータを得ることができる。
【００６１】
以上に示した実施の形態１の構成によれば、眼電位原信号からサッケード信号を検出し、サッケード運動中に発生した眼電位の変化量を用いて較正パラメータの更新を行う。その結果、従来方式の課題であったドリフトの影響を受けずに正しく較正パラメータを求めることができる。
【００６２】
また、ユーザのサッケードを誘発しながら較正パラメータを更新することができる。その結果、ユーザは較正指標を眼で追うだけでよく、較正時のユーザの負担を軽減することができる。
【００６３】
また、較正パラメータを、図２Ａ及び図２Ｂに示されるようなテーブルとして保持することにより、較正時間を短縮することができる。
【００６４】
また、較正パラメータを眼電位変化量Ｖa-bと眼球移動角θとの関数の傾き（較正係数α）として保持することにより、メモリを削減できる。
【００６５】
次に、サッケード検出部１０４において、眼電位原信号中のサッケード信号の検出方法を詳しく説明する。なお、サッケード信号は、上記の視線検出装置１００に限らず、医療機器、運転支援機器、およびユーザインタフェース等の分野において、ユーザの眼球運動や状態を検出する上で広く利用されている。そのため、高精度かつ簡易にサッケード信号を検出することは非常に有効である。
【００６６】
例えば、眼電位原信号からサッケード信号を検出する方法として、以下の特許文献３〜５に記載の技術がある。
【００６７】
特開平１１−２７６４６１号公報（特許文献３）には、操作者のサッケード信号を検出し、その発生頻度に基づいて操作者の注意力を判定する技術が開示されている。なお、サッケード信号の検出には、遮断周波数が０．０５〜０．１Ｈｚ程度の高域通過フィルタを用いる。
【００６８】
特開平９−０３４６３１号公報（特許文献４）には、ディスプレイ画面上のポインタと操作者の注視点との手動による位置あわせ作業を不要にするための技術が開示されている。具体的には、ディスプレイ画面上に較正用シンボルを発生させた後の所定時間内にサッケード信号が検出されると、較正用シンボルと操作者の注視点とが一致したと判断してポインタ位置を較正する。なお、サッケード信号の検出には、遮断周波数が０．０５〜０．１Ｈｚ程度の高域通過フィルタを用いる。
【００６９】
特開２００２−２７２６９３号公報（特許文献５）には、眼球運動信号に基づいてサッケード運動の終了時点を検出する。そして、サッケード運動が終了するごとに、その時点から一定期間内の脳波を単位脳波として脳の複数の部位ごとに順次記憶することにより、眼球停留関連電位を取得する技術が開示されている。なお、サッケード信号の検出には、眼球運動方向が所定時間範囲内で連続して同じであった後に変化したかどうかを判定することにより検出する。
【００７０】
図１に示されるサッケード検出部１０４に、特許文献３〜５に開示されるようなサッケード検出方法を採用してもよい。しかしながら、特許文献３、４に示す方法では、高域通過フィルタによってサッケード信号を検出している。図３に示した眼電位原信号が広域通過フィルタを通過すると、図７に示すように、サッケード信号の振幅が小さくなる場合がある。特に、振幅の小さいサッケード信号は、ノイズ成分と区別がつかなくなる場合がある。
【００７１】
また、特許文献５に示す方法では、眼球運動方向を検出する際にノイズ成分等の影響により、サッケード運動中であっても眼球運動方向が連続して同じだと判定されない等、誤検出のおそれがある。
【００７２】
そこで、本発明の実施の形態２〜５では、ユーザの眼電位原信号から高精度かつ簡易に、サッケード信号を検出する方法を説明する。
【００７３】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係るサッケード検出部２００の構成を表すブロック図である。図８に示されるサッケード検出部２００は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用する最大値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）２０１と、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用する最小値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）２０２と、減算部２０３とから成る。
【００７４】
より具体的には、最大値フィルタ部２０１と最小値フィルタ部２０２とが並列に接続されている。最大値フィルタ部２０１は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を施して第１の眼電位信号を出力する。最小値フィルタ部２０２は、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を施して第２の眼電位信号を出力する。そして、減算部２０３は、第１の眼電位信号から第２の眼電位信号を減算して出力信号を生成する。
【００７５】
なお、本発明は、図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、眼球の左右に電極を貼付する場合や、眼から離れた位置に電極を貼付する計測方法のように、ユーザのまばたき成分が眼電位原信号に混入されない場合を対象としており、そのような計測方法時のサッケード信号の検出に関して説明する。
【００７６】
次に、図８の最大値フィルタ部２０１の処理について説明する。最大値フィルタ部２０１は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対し、以下のフィルタ処理を適用する。
【００７７】
ｆｍａｘ（ｘ）＝ｍａｘ（ｆｍａｘ（ｘ），ｆ（ｘ＋ｉ））
ｎが奇数の場合（−ｎ／２＜ｉ＜ｎ／２）
ｎが偶数の場合（−ｎ／２≦ｉ＜ｎ／２）又は（−ｎ／２＜ｉ≦ｎ／２）
【００７８】
ここで、ｆｍａｘ（ｘ）は最大値フィルタ処理適用後の眼電位信号、ｎはフィルタタップ数、ｉは整数である。また、ｍａｘ（ａ，ｂ）はａ及びｂのうち大きい方の値を返す関数である。つまり、最大値フィルタ処理は、眼電位原信号中の任意のサンプルｆ（ｘ）を中心とするｎサンプルのうちの最も振幅の大きいサンプル値を出力する。この処理を眼電位原信号の全てのサンプルについて実行することにより、第１の眼電位信号を得ることができる。
【００７９】
上記フィルタ処理を、図３の眼電位原信号に適用した例を図９に示す。なお、眼電位原信号からサッケード信号を検出するために、最大値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒としている。単位処理間隔は、１回の最大値フィルタ処理の対象となるサンプルが含まれる時間間隔を示す。また、最大値フィルタ部２０１のフィルタタップ数ｎは、単位処理間隔（０．２５秒）に含まれるサンプル数である。すなわち、フィルタタップ数ｎは、単位処理間隔と、眼電位原信号をＡ／Ｄ変換する際のサンプリング周波数とに基づいて算出することができる。
【００８０】
図９に示すように、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用すると、正の信号は時間方向に広がり、負の信号は時間方向に狭くなる。ただし、最大値フィルタ部２０１の単位処理間隔を一般的な１回の固視時間（０．３秒から０．４秒程度）より大きくすると、図１０に示されるように、負の方向のサッケード波形が破綻する。図１０は、単位処理間隔を１．０秒として最大値フィルタ処理を実行した例である。図１０のようにサッケード波形が破綻すると、サッケード信号を検出できなくなるため、最大値フィルタ部２０１の単位処理間隔は、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。
【００８１】
なお、実施の形態２では、最大値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒とした例を示したが、一般的な１回の固視時間より短ければどのような値であってもよい。
【００８２】
次に最小値フィルタ部２０２の処理について説明する。最小値フィルタ部２０２は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対して、以下のフィルタ処理を適用する。
【００８３】
ｆｍｉｎ（ｘ）＝ｍｉｎ（ｆｍｉｎ（ｘ），ｆ（ｘ＋ｉ））
ｎが奇数の場合（−ｎ／２＜ｉ＜ｎ／２）
ｎが偶数の場合（−ｎ／２≦ｉ＜ｎ／２）又は（−ｎ／２＜ｉ≦ｎ／２）
【００８４】
ここで、ｆｍｉｎ（ｘ）は最小値フィルタ処理適用後の眼電位信号、ｎはフィルタタップ数、ｉは整数である。また、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ及びｂのうち小さい方の値を返す関数である。つまり、最小値フィルタ処理は、眼電位原信号中の任意のサンプルｆ（ｘ）を中心とするｎサンプルのうちの最も振幅の小さいサンプル値を出力する。この処理を眼電位原信号の全てのサンプルについて実行することにより、第２の眼電位信号を得ることができる。
【００８５】
上記フィルタ処理を、図３の眼電位原信号に適用した例を図１１に示す。
【００８６】
図１１では、眼電位原信号からサッケード信号を検出するために、最小値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒としている。
【００８７】
図１１に示すように、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用すると、正の信号は時間方向に狭くなり、負の信号は時間方向に広がる。ここで、最小値フィルタ部２０２の単位処理間隔を一般的な１回の固視時間より大きくすると、図１２に示されるように、正の方向のサッケード波形が破綻する。図１２は、単位処理間隔を１．０秒として最小値フィルタ処理を実行した例である。図１２のようにサッケード波形が破綻すると、サッケード成分を検出できなくなるため、最小値フィルタ部２０２の単位処理間隔は、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。
【００８８】
なお、実施の形態２では、最小値フィルタ部の単位処理間隔を０．２５秒とした例を示したが、一般的な１回の固視時間より短ければ、どのような値であってもよい。
【００８９】
次に、減算部２０３の処理について説明する。減算部２０３は、最大値フィルタ部２０１から出力される第１の眼電位信号ｆｍａｘ（ｘ）から、最小値フィルタ部２０２から出力される第２の眼電位信号ｆｍｉｎ（ｘ）を減算することにより、サッケード信号の抽出を行う。
【００９０】
図９に示される第１の眼電位信号と、図１１に示される第２の眼電位信号との差分をとった信号を図４に示す。図４を参照すれば、サッケードの発生した時間帯を含む検出信号が得られていることがわかる。
【００９１】
サッケード検出部２００は、図４に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内におけるサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【００９２】
なお、実施の形態２では、最大値フィルタ部２０１及び最小値フィルタ部２０２を用いたが、最大値や最小値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値・最小値に対して、９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【００９３】
また、実施の形態２では、最大値フィルタ部２０１及び最小値フィルタ部２０１の単位処理間隔（フィルタタップ数）を同じ値に設定した例を示したが、異なる値を設定してもよい。
【００９４】
以上に示した実施の形態２の構成によれば、眼電位原信号に最大値フィルタ処理と最小値フィルタ処理とをそれぞれ適用し、最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号から最小値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号を減算してサッケード信号を検出する。その結果、サッケードの発生時刻を含んだサッケード信号を簡易に取得できる。
【００９５】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３に係るサッケード検出部３００の構成を表すブロック図である。
【００９６】
実施の形態３に係るサッケード検出部３００は、最大値フィルタ処理部（第１のフィルタ処理部）２０１と、減算器２０３とを備える。すなわち、最小値フィルタ部２０２が省略されている点が実施の形態２と異なる。最小値フィルタ部２０２を省略することによって、処理量を抑えつつ、サッケード信号を簡易に取得できる。
【００９７】
図１３において、図８と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。実施の形態３に係るサッケード検出部３００において、眼電位原信号は２つに分岐する。そして、一方は最大値フィルタ部２０１を通過して第１の眼電位信号として減算部２０３に入力し、他方は第２の眼電位信号として減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３が最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号ｆｍａｘ（ｘ）から眼電位原信号ｆ（ｘ）（「第２の眼電位信号」に相当）を減算してサッケード信号を出力する点が実施の形態２と異なる。
【００９８】
図９に示される最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号と、図３に示される眼電位原信号との差分をとった信号を図１４に示す。図１４を参照すれば、サッケードの発生時に検出信号が得られていることがわかる。
【００９９】
このサッケード検出部３００は、図１４に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【０１００】
ただし、負の方向のサッケード成分の検出信号は、サッケード発生時の前後に現れる。そのため、時間的な情報を必要としないサッケードの発生頻度等を求める際には、本実施の形態３は処理量において有効である。
【０１０１】
なお、実施の形態３では、最大値フィルタ部２０１を用いたが、最大値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値に対して９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１０２】
以上に示した実施の形態３の構成によれば、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用した第１の眼電位信号から眼電位原信号を減算してサッケード信号を検出するため、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１０３】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係るサッケード検出部４００の構成を表すブロック図である。
【０１０４】
実施の形態４に係るサッケード検出部４００は、最小値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）２０２と、減算部２０３とを備える。すなわち、最大値フィルタ部２０１が省略されている点が実施の形態２と異なる。最大値フィルタ部２０１を省略することによって、処理量を抑えつつ、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１０５】
図１５において、図８と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。実施の形態４に係るサッケード検出部４００において、眼電位原信号は２つに分岐する。そして、一方は最小値フィルタ部２０２を通過して第１の眼電位信号として減算部２０３に入力し、他方は第２の眼電位信号として減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３が眼電位原信号ｆ（ｘ）（「第２の眼電位信号」に相当）から最小値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号ｆｍｉｎ（ｘ）を減算してサッケード信号を出力する点が実施の形態２と異なる。
【０１０６】
図３に示される眼電位原信号と図１１に示される最小値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号との差分をとった信号を図１６に示す。図１６を参照すれば、サッケードの発生時に検出信号が得られていることがわかる。
【０１０７】
このサッケード検出部４００は、図１６に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【０１０８】
ただし、正の方向のサッケード信号は、サッケード発生時の前後に現れる。そのため、時間的な情報を必要としないサッケードの発生頻度等を求める際には、実施の形態４は処理量において有効である。
【０１０９】
なお、実施の形態４では、最小値フィルタ部２０２を用いたが、最小値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最小値に対して９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１１０】
以上に示した実施の形態４の構成によれば、眼電位原信号（第２の眼電位信号）から、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用した第１の眼電位信号を減算してサッケード信号を検出するため、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１１１】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係るサッケード検出部５００のブロック図を図１７に示す。
【０１１２】
実施の形態５に係るサッケード検出部５００は、遅延信号生成部５０１と、減算部２０３とで構成される。遅延信号生成部５０１は、眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する。また、サッケード検出部５００に入力する眼電位原信号は、２つに分岐する。そして、一方は遅延信号生成部５０１を通過して遅延信号として減算部２０３に入力し、他方は減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３は、眼電位原信号から遅延信号を減算してサッケード信号を出力する。この遅延信号生成部５０１を備えることによって、正負の符号付のサッケード信号を簡易に取得できる。
【０１１３】
図１７に示される遅延信号生成部５０１の処理について説明する。遅延信号生成部５０１は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対し、以下の処理を適用する。
【０１１４】
ｆｄｅｌａｙ（ｘ）＝ｆ（ｘ−ｔ）
【０１１５】
ここで、ｆｄｅｌａｙ（ｘ）は遅延処理後の眼電位信号（遅延信号）、ｔは遅延時間である。上記遅延処理を、図３に示される眼電位原信号に適用することによって遅延信号が得られる。そして、減算部２０３によって、眼電位原信号から遅延信号を減算した例を図１８に示す。なお、眼電位原信号から符号付のサッケード成分を検出するために、遅延時間ｔ＝０．２５秒としている。図１８を参照すれば、サッケードの発生した時間帯を含む符号付のサッケード信号が得られていることがわかる。
【０１１６】
このサッケード検出部５００は、図１８に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【０１１７】
ここで、遅延時間ｔを一般的な１回の固視時間＝（０．３秒から０．４秒程度）より大きくすると、図１９に示されるように、サッケード信号が破綻する。図１９は、遅延時間ｔとして１．１秒を用いた例である。図１９のようにサッケード信号が破綻すると、サッケード信号を抽出できなくなるため、遅延信号生成部５０１の遅延時間ｔは、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。なお、実施の形態５では、０．２５秒の遅延時間を適用する例を示したが、一般的な１回の固視時間より短い遅延時間であれば、どのような値でも構わない。
【０１１８】
以上に示した実施の形態５の構成によれば、眼電位原信号から遅延信号を生成し、眼電位原信号から遅延信号を減算して符号付のサッケード信号を検出するため、正負のサッケード信号を区別できる点において有効である。
【０１１９】
次に、まばたきの影響を考慮した眼電位の計測方法を説明する。ＥＯＧ法等、眼電位の変化を用いて眼球運動を検出する場合、ユーザのまばたきによる信号（以下、「まばたき信号」と呼ぶ）の影響が課題となる。
【０１２０】
まばたき信号は、眼電位の計測方法によって、常に正の方向に発生する場合や、常に負の方向に発生する場合がある。図２０Ａ〜図２０Ｄに、眼電位測定部の貼付パターンと、眼電位原信号の計測方法の例を示す。
【０１２１】
図２０Ａに示される貼付パターンでは、眼の上下に電極を貼付し、眼の上側の電極Ａで計測した眼電位Ｖａと、眼の下側の電極Ｂで計測した眼電位Ｖｂとの差分電位Ｖａ−Ｖｂを計測する。この場合、まばたき信号は常に正の方向に発生する。人のまばたきは、眼球が毎回上方向に移動するからである。
【０１２２】
図２０Ｂに示される貼付パターンでは、眼の上側に電極Ａを貼付し、もう一方はアースや眼電位の影響を受けにくい箇所に電極を貼付することで、電極Ａの眼電位Ｖａを計測する。この場合も、まばたき信号は常に正の方向（基準値よりも大きい値で）に発生する。
【０１２３】
同様に、図２０Ｃに示される貼付パターンでは、眼の上下に電極Ａ、Ｂを貼付し、眼の下側の電極Ｂで計測した眼電位Ｖｂと、眼の上側の電極Ａで計測した眼電位Ｖａとの差分電位Ｖｂ−Ｖａを計測する。この場合は、まばたき信号は常に負の方向に発生する。図２０Ｄに示される貼付パターンでは、眼の下側に電極Ｂを貼付し、もう一方はアースや眼電位の影響を受けにくい箇所に電極を貼付することで、電極Ｂの眼電位Ｖｂを計測する。この場合も、まばたき信号は常に負の方向に発生する。
【０１２４】
図２０Ａ及び図２０Ｂに示される貼付パターンで計測する場合、ユーザがまばたきを行うと、図２１中の領域（ａ）に示すように、正の方向に急峻な電位（これが「まばたき信号」である）が発生する。このまばたき信号を直接、視線位置の検出に利用すると、視線位置が急激に変化し、正しく視線の追跡が行えない。
【０１２５】
そこで、眼電位原信号からまばたき信号（まばたきによる信号の成分）等の影響を低減する方法として、特開平１１−８５３８４号公報（特許文献６）に記載の技術がある。
【０１２６】
特許文献６に記載の技術では、ユーザの眼電位を検出し、注視位置（カーソル）をリアルタイムに入力できるようにすることを目的とする。その際に、眼電位の変動波形に遅れ要素を導入することによって注視位置（カーソル）の時間的変化を平滑化し、まばたきによる注視位置の急変を低減する。
【０１２７】
また、まばたき信号の影響を提供する技術として、真鍋宏幸，福本雅朗，“ヘッドフォンを用いた常時装用視線インタフェース”，インタラクション２００６，ｐｐ．２３−２４，２００６（非特許文献１）に記載の技術がある。
【０１２８】
非特許文献１に記載の技術では、左右合計８個の電極をヘッドフォンに貼付する。８個の電極から得られる眼電位の変化について、時間的に０．４秒のメディアンフィルタを適用することにより、該時間より短いまばたき信号の変化を除去する。
【０１２９】
しかしながら、特許文献６に示す方法のように、眼電位原信号を単に時間的に平滑化するだけでは、視線の追跡を行う上で重要となるサッケード（人間の眼が１つの注視点から次の注視点に素早く移動する運動（飛越運動））の成分変化を示すサッケード波形まで平滑化してしまうという副作用が発生する。
【０１３０】
また、非特許文献１に示すように、眼電位原信号にメディアンフィルタを適用すれば、図２２に示すように、単発で発生したまばたき信号は除去できるが、所定時間以上、連続的に発生したまばたき信号の影響は完全に除去しきれない。また、サッケード波形が一部破綻するという副作用が発生する。
【０１３１】
即ち、まばたき信号の除去とサッケード信号の保存とを考慮した上で、どのような平滑化フィルタをどの時間分どの順で適用するのが最適かは、上述文献では明らかにされていない。
【０１３２】
そこで、実施の形態６〜８において、ユーザの眼電位信号から、高精度かつ簡易に、まばたき信号を除去もしくは検出し、さらに、サッケードの信号を検出する方法を説明する。
【０１３３】
（実施の形態６）
図２３は、本発明の実施の形態６に係る眼電位計測装置６００の構成を表すブロック図である。
【０１３４】
眼電位計測装置６００は、ユーザの眼の周囲に貼付されて眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部（図示省略）と、眼電位の測定方法を示す信号（図中：眼電位計測方法）によってフィルタ処理内容を決定するフィルタ処理内容決定部６１０と、フィルタ処理内容決定部６１０から出力されるフィルタ処理内容信号に従って、眼電位原信号にフィルタ処理を適用するフィルタ処理部６２０とから成る。
【０１３５】
まず、眼電位の測定方法は、あらかじめ実験者やユーザが指定してもよいし、眼電位原信号の変化の傾向から推定されたものであってもよい。
【０１３６】
具体的には、図３６Ａ及び図３６Ｂに示したように、眼球の左右に電極Ａ、Ｂを貼付する計測方法であることをユーザが指定したり、ユーザがまばたきを行った際に、眼電位原信号に常に上方向の信号が発生する場合は、図２０Ａ及び図２０Ｂに示したような貼付パターンによる計測方法であると推定したりすればよい。
【０１３７】
図２４は、フィルタ処理内容決定部６１０のフィルタ処理内容決定動作を示すフローチャートである。フィルタ決定処理内容決定部６１０は、最初にまばたきの影響を除去するためにフィルタ処理部６２０でのフィルタの適用順序（後述）を決定する。また、図示しないが、眼電位計測方法の違いに応じて、必要なタップ数（時間）を決定する。また、予め貼付けられた電極が水平方向か垂直方向に貼り付けられているかに応じて、フィルタの適用の有無を変更する。
【０１３８】
具体的には、図２０Ａ及び図２０Ｂの貼付パターンのように、まばたき信号が常に正の方向に発生する計測方法かどうかを判定する（ステップＳ２００１）。まばたき信号が常に正の電位を示す場合（ステップＳ２００１でＹｅｓ）、フィルタ処理内容として、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に適用するように決定する（ステップＳ２００２）。
【０１３９】
まばたき信号が正の電位を示さない場合（ステップＳ２００１でＮｏ）、図２０Ｃ及び図２０Ｄの貼付パターンのように、まばたき信号が常に負の方向に発生する計測方法かどうかを判定する（ステップＳ２００３）。まばたき信号が常に負の電位を示す場合（ステップＳ２００３でＹｅｓ）、フィルタ処理内容として、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に適用するように決定する（ステップＳ２００４）。
【０１４０】
まばたき信号が負の電位を示さない場合（ステップＳ２００３でＮｏ）、計測方法がまばたきの影響を受けない場合だと判定し、まばたき信号除去のためのフィルタ処理を行わないことを決定する（ステップＳ２００５）。なお、計測方法がまばたきの影響を受けない場合の例としては、図３６Ａ及び図３６Ｂのように眼の左右に電極Ａ、Ｂを貼付してその差分を計測する場合や、眼から離れた位置に電極Ａ、Ｂを貼付する場合などが考えられる。
【０１４１】
フィルタ処理内容決定部６１０は、上記の処理で決定されたフィルタの適用順序、及びフィルタのタップ数ｎや単位処理間隔等の情報を含めて、フィルタ処理内容信号（向き、タップ数ｎ、有無（ｎ＝０として出力しても良い））を出力する。尚、上述フローチャートの判定順は一例であり、その判定順は問わない。
【０１４２】
図２５は、フィルタ処理部６２０の構成について示す図である。フィルタ処理部６２０は、フィルタ処理内容決定部６１０からのフィルタ処理内容信号に応じて、眼電位原信号にフィルタ処理を適用する。
【０１４３】
フィルタ処理部６２０は、２つの最小値フィルタ部６２１、６２４と、２つの最大値フィルタ部６２２、６２３と、入力端子から出力端子に至る第１〜第３の経路のうちのいずれに眼電位原信号を出力するかを切り替えるスイッチ６２５とで構成されている。
【０１４４】
第１の経路は、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用して第１の眼電位信号を出力する最小値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）６２１と、第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用して第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を出力する最大値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）６２２とが直列に接続されている。第２の経路は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用して第１の眼電位信号を出力する最大値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）６２３と、第１の眼電位信号に最小値フィルタ処理を適用して第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を出力する最小値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）６２４とが直列に接続されている。第３の経路は、眼電位原信号にフィルタ処理を適用せずに出力する経路である。そして、スイッチ６２５は、フィルタ処理内容決定部６１０で決定したフィルタ処理内容に従って眼電位原信号の出力先を切り替える。
【０１４５】
スイッチ６２５は、図２４のステップＳ２００２で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第１の経路に出力するように、接続先を図２５の上段に切り替える。また、図２４のステップＳ２００４で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第２の経路に出力するように、接続先を図２５の中段に切り替える。さらに、図２４のステップＳ２００５で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第３の経路に出力するように、接続先を図２５の下段に切り替える。
【０１４６】
なお、最小値フィルタ部６２１、６２４及び最大値フィルタ部６２２、６２３の処理内容は実施の形態２の説明と同一であるので、省略する。また、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１、６２４と最大値フィルタ部６２２、６２３とをそれぞれ２組用意したが、それぞれを１組ずつにして、フィルタ処理内容信号に基づいて接続順序を切り替える等によって実現しても構わない。
【０１４７】
次に、眼電位原信号が第１の経路に入力した場合の処理を説明する。まず、図２６は、図２１に示される眼電位原信号に最小値フィルタ部６２１で最小値フィルタ処理を適用することによって得られる第１の眼電位信号を示す図である。
【０１４８】
なお、眼電位原信号からまばたき信号を除去するために、フィルタ処理内容信号で定められた値に従って最小値フィルタ部６２１の単位処理間隔を０．２５秒としている。
【０１４９】
図２６中の領域（ａ）を参照すれば、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用することによって、連続的なまばたき信号、および単発のまばたき信号を除去できていることがわかる。但し、図２６に示される第１の眼電位信号には、最小値フィルタ処理を適用した副作用として、サッケード波形に変形（時間幅の増加）が生じる。
【０１５０】
なお、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１の単位処理間隔を０．２５秒として最小値フィルタ処理を実行した例を示したが、一般的な１回のまばたきの時間＝（０．１５秒から０．２秒程度）より長く、かつ、１回の固視時間＝（０．３秒から０．４秒程度）より短ければどのような値であってもよい。
【０１５１】
次に、図２７は、図２６に示される第１の眼電位信号に最大値フィルタ部６２２で最大値フィルタ処理を適用することによって得られる第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を示す図である。なお、最小値フィルタ部６２１と同様に、単位処理間隔を０．２５秒としている。
【０１５２】
図２７に示されるように、第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用することによって、図２６のようなサッケード波形の変形を、元の信号波形の幅に復元することができる。
【０１５３】
最大値フィルタ部６２３、および最小値フィルタ部６２４の基本的な処理は、それぞれ最大値フィルタ部６２２と、最小値フィルタ部６２１と同じであり、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順にフィルタ処理を行うことによって、サッケード波形に影響を与えずに、負の方向のまばたき信号を除去することができる。
【０１５４】
なお、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１、６２４、及び最大値フィルタ部６２２、６２３を用いた例を示したが、最小値や最大値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値・最小値に対して、９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１５５】
また、実施の形態６では、最小値フィルタ処理及び最大値フィルタ処理のフィルタタップ数は同じ値を用いたが、近い値を用いても構わない。つまり、必ずしも厳密に一致していることまでは必要ない。
【０１５６】
複数のフィルタ処理を連続して適用する場合は、まばたき信号の影響を除去するためのフィルタ処理が先に適用され、その後、サッケードの時間波形を復元するためのフィルタ処理が適用されるようにすればよい。
【０１５７】
また、実施の形態６では、最小値フィルタ処理と最大値フィルタ処理とを連続して適用することによって、まばたき信号を除去すると共にサッケード波形を復元したが、まばたき信号の除去だけを目的とする場合には、どちらか一方のみを適用しても、本発明の範囲を逸脱しない。
【０１５８】
以上に示した実施の形態６の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従ってフィルタ処理する。その結果、例えば、電極の貼付け向きが逆になったとしても、まばたき信号を適切に除去できる。
【０１５９】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合に、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を簡易に除去しつつ、更に、サッケード波形を復元できる。
【０１６０】
また、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を簡易に除去しつつ、更に、サッケード波形を復元できる。
【０１６１】
上記構成の眼電位計測装置６００は、図１に示される視線検出装置１００に適用することができる。例えば、眼電位計測装置６００から出力されるフィルタ処理信号を眼電位原信号として、図１に示されるスイッチ１０６に入力する。これにより、眼電位計測部でまばたき信号を含む眼電位信号を計測したとしても、較正部１０１やサッケード検出部１０４では、まばたき信号を考慮する必要がなくなる。
【０１６２】
（実施の形態７）
図２８及び図２９は、本発明の実施の形態７に係る眼電位計測装置７００の構成を表すブロック図である。
【０１６３】
実施の形態７では、眼電位原信号からフィルタ処理後の眼電位信号を減算する減算部７２６をフィルタ処理部７２０に備える点が実施の形態６と異なる。この減算部７２６を備えることによって、フィルタ処理後信号に加えてまばたき信号を出力することができるようになる。
【０１６４】
図２９は、実施の形態７の眼電位計測装置７００におけるフィルタ処理部７２０の一例を示すブロック図である。なお、図２５と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１６５】
減算部７２６は、眼電位原信号と、フィルタ処理後信号との差分を出力する。これがまばたき信号となる。
【０１６６】
図２１の眼電位原信号から図２７の第２の眼電位信号を減算することによって得られるまばたき信号を図３０に示す。図３０を参照すれば、眼電位原信号からまばたき信号のみを検出できていることがわかる。
【０１６７】
以上に示した実施の形態７の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従って適切なフィルタ処理を適用する。その結果、どのような計測方法であっても、まばたき信号を検出できる。
【０１６８】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を簡易に検出しつつ、サッケード成分を復元できる。
【０１６９】
また、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を簡易に検出しつつ、サッケード成分を復元できる。
【０１７０】
（実施の形態８）
図３１及び図３２は、本発明の実施の形態８に係る眼電位計測装置８００の構成を表すブロック図である。
【０１７１】
実施の形態８では、最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理の両方を適用した信号（第２の眼電位信号）から、最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理の一方を適用した信号（第１の眼電位信号）を減算する減算部８２６、８２７をフィルタ処理部８２０に備える点が実施の形態６と異なる。この減算部８２６、８２７を備えることによって、フィルタ処理後信号に加えてサッケード信号を出力することができるようになる。
【０１７２】
図３２は、実施の形態８に係る眼電位計測装置８００におけるフィルタ処理部８２０の一例を示すブロック図である。なお、図２５と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１７３】
減算部８２６は、最大値フィルタ部６２２の出力信号から最小値フィルタ６２１の出力信号を減算することにより、サッケード信号を出力する。同様に、減算部８２７は、最小値フィルタ部６２４の出力信号から最大値フィルタ部６２３の出力信号を減算することにより、サッケード信号を出力する。
【０１７４】
図２７の最大値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号から図２６の最小値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号を減算して得られるサッケード信号を図３３に示す。図３３を参照すれば、眼電位原信号から、サッケード信号のみを検出できていることがわかる。
【０１７５】
以上に示した実施の形態８の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従ってフィルタ処理する。その結果、どのような計測方法であっても、サッケード信号を検出できる。つまり、当該フィルタ処理部８２０を図１に示されるサッケード検出部１０４に適用すれば、まばたき信号の影響を受けずに適切なサッケード検出が可能となる。
【０１７６】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用し、さらに、最大値フィルタ処理後の第２の眼電位信号から最小値フィルタ処理後の第１の眼電位信号を減算するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を除去しつつ、サッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１７７】
また、実施の形態８において、最大値フィルタ処理のフィルタタップ数を最小値フィルタ処理のフィルタタップ数より大きくすることで、サッケード信号の発生時刻を含んだサッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１７８】
一方、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用し、さらに、最小値フィルタ処理後の第２の眼電位信号から最大値フィルタ処理後の第１の眼電位信号を減算するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を除去しつつ、サッケード信号を検出できるという効果を有する。この場合のサッケード信号は、常に負の方向に現れる（図３３と反対の波形になる）。したがって、図３３に示す信号を得るためには、正負を反転させる処理を追加する必要がある。一方、サッケードの発生タイミングを検出する目的のみにサッケード信号を使用する場合には、正負が逆転していても問題はない。
【０１７９】
また、実施の形態８において、最小値フィルタ処理のフィルタタップ数を最大値フィルタ処理のフィルタタップ数より大きくすることで、サッケード信号の発生時刻を含んだサッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１８０】
なお、上述各実施の形態６〜８では、まばたき信号の除去、まばたき信号の検出、あるいはサッケード信号の検出を主眼とし、先に適用される最小値フィルタ処理および最大値フィルタ処理のフィルタタップ数を説明した。これらは、筋電位やノイズ等の時間幅に合わせることにより、それらを除去する目的で使用することも可能である。
【０１８１】
（実施の形態９）
次に、図３４及び図３５を参照して、本発明の実施の形態９に係る撮像装置９００を説明する。この撮像装置９００は、例えば、ユーザの側頭部に装着され、ユーザの視線方向を撮像する装置である。具体的には、撮像装置９００は、撮像部９０１と、視線検出装置９０２と、撮像制御部９０３とを備える。
【０１８２】
撮像装置９００は、例えば、静止画を撮影するカメラであってもよいし、動画を撮影するビデオカメラであってもよい。視線検出装置９００には、例えば、実施の形態１に係る視線検出装置１００を適用することができる。また、実施の形態９における眼電位計測部としての電極は、図３４に示されるように、ユーザの左眼のこめかみの上下に添付されている。
【０１８３】
そして、撮像制御部９０３は、視線検出装置９０２からの出力信号を監視し、ユーザの視線の移動に追従して撮像部９０１の向きを変えさせる。これにより、撮像部９０１にユーザの視線方向を撮像させることができる。
【０１８４】
ただし、実施の形態１に係る視線検出装置１００は、上記の用途に限定されない。他の用途としては、撮像装置で撮像された映像上に、視線検出装置１００で検出されたユーザの視線位置をプロットするような装置に適用することもできる。
【０１８５】
（その他変形例）
なお、本発明を上記各実施の形態１〜９に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の各実施の形態１〜９に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１８６】
（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１８７】
（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１８８】
（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１８９】
（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１９０】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
【０１９１】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１９２】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１９３】
また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１９４】
（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【０１９５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明は放送や通信および蓄積の分野において、映像や音声を記録再生する機器等として有用である。また、静止画像記録再生機器等としても適用が可能である。さらに、健康医療機器としても適用が可能である。
【符号の説明】
【０１９７】
１０                                      ディスプレイ
２０                                      第１の較正指標
３０                                      第２の較正指標
１００，９０２                            視線検出装置
１０１                                    較正部
１０２                                    較正パラメータ更新指示部
１０３                                    較正指標提示部
１０４，２００，３００，４００，５００    サッケード検出部
１０５                                    較正パラメータ計算部
１０６，６２５                            スイッチ
２０１，６２２，６２３                    最大値フィルタ部
２０２，６２１，６２４                    最小値フィルタ部
２０３，７２６，８２６，８２７            減算部
５０１                                    遅延信号生成部
６００，７００，８００                    眼電位計測装置
６１０                                    フィルタ処理内容決定部
６２０，７２０，８２０                    フィルタ処理部
９００                                    撮像装置
９０１                                    撮像部
９０３                                    撮像制御部
【図１】
2009142008.tif 000004
【図２Ａ】
2009142008.tif 000005
【図２Ｂ】
2009142008.tif 000006
【図３】
2009142008.tif 000007
【図４】
2009142008.tif 000008
【図５】
2009142008.tif 000009
【図６】
2009142008.tif 000010
【図７】
2009142008.tif 000011
【図８】
2009142008.tif 000012
【図９】
2009142008.tif 000013
【図１０】
2009142008.tif 000014
【図１１】
2009142008.tif 000015
【図１２】
2009142008.tif 000016
【図１３】
2009142008.tif 000017
【図１４】
2009142008.tif 000018
【図１５】
2009142008.tif 000019
【図１６】
2009142008.tif 000020
【図１７】
2009142008.tif 000021
【図１８】
2009142008.tif 000022
【図１９】
2009142008.tif 000023
【図２０Ａ】
2009142008.tif 000024
【図２０Ｂ】
2009142008.tif 000025
【図２０Ｃ】
2009142008.tif 000026
【図２０Ｄ】
2009142008.tif 000027
【図２１】
2009142008.tif 000028
【図２２】
2009142008.tif 000029
【図２３】
2009142008.tif 000030
【図２４】
2009142008.tif 000031
【図２５】
2009142008.tif 000032
【図２６】
2009142008.tif 000033
【図２７】
2009142008.tif 000034
【図２８】
2009142008.tif 000035
【図２９】
2009142008.tif 000036
【図３０】
2009142008.tif 000037
【図３１】
2009142008.tif 000038
【図３２】
2009142008.tif 000039
【図３３】
2009142008.tif 000040
【図３４】
2009142008.tif 000041
【図３５】
2009142008.tif 000042
【図３６Ａ】
2009142008.tif 000043
【図３６Ｂ】
2009142008.tif 000044
【図３７】
2009142008.tif 000045
【図３８】
2009142008.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの眼電位を用いてユーザの視線位置を求める際に、ドリフトの影響を受けずに眼電位と視線位置との較正を行う視線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人の眼球運動を利用した視線入力インタフェース等が提案されている。人の眼球運動検出方法には、角膜と網膜との間の発生電位を利用するＥＯＧ法、スポットライトを眼球に入射させることによって角膜内部に生じる虚像の動きを検出する角膜反射法、角膜と強膜との反射率の違いを利用する強反射法、およびコンタクトレンズを用いる方法等がある。
【０００３】
ここで、ＥＯＧ法とは、人間の角膜が網膜に対して正に帯電していることを利用した眼球運動検出方法である。具体的には、人間の眼球付近に電極を貼付し、その電極から計測される電位の変化から眼球運動を検出する。図３６Ａ及び図３６ＢにＥＯＧ法を用いた眼球運動検出方法の例を示す。図３６Ａ及び図３６Ｂは、ユーザの右眼の外側と内側との２箇所に、眼球の中心から等距離離して電極を貼付した場合の例である。
【０００４】
外側の電極Ａに発生する眼電位をＶａ、内側の電極Ｂに発生する眼電位をＶｂとすると、図３６Ａのように、ユーザの眼球が真中位置にある場合は、ＶａとＶｂが等しくなり、計測される眼電位Ｖa-bは０Ｖとなる。一方、図３６Ｂのように、ユーザが右を見た場合は、電極Ａの方が右眼の角膜に近くなるため、Ｖａ＞Ｖｂとなり、計測眼電位Ｖa-bは正の値を示す。逆に、ユーザが左を見た場合は、Ｖａ＜Ｖｂとなり、計測眼電位Ｖa-bは負の値を示す。つまり、計測眼電位Ｖa-bが正の値を示すならばユーザは右に眼を動かしたことがわかり、負の値を示すならば左に眼を動かしたことがわかる。ＥＯＧ法では、このような計測眼電位Ｖa-bの変化を利用することにより、ユーザの眼球運動を検出する。
【０００５】
ＥＯＧ法を用いて眼球運動を検出し、ユーザの視線位置を特定する場合、発生した眼電位と、その際のユーザの視線位置とを較正することが必要となる。実空間におけるユーザの視線位置と発生眼電位との較正方法の例として、以下の特許文献１、特許文献２に記載の技術がある。
【０００６】
特許文献１に開示されている較正方法では、較正時にディスプレイに任意の較正パターンを表示させる。そして、ユーザがこの較正パターンを見たときの水平方向および垂直方向の眼球運動データを取得し、これらのデータから較正係数を求める。眼球運動データを取得する方法としては、角膜反射法による方法、角膜と強膜との反射率の違いを利用する方法、コンタクトレンズを用いる方法、あるいは角膜と網膜との間の発生電位を用いるＥＯＧ法等を用いる。
【０００７】
特許文献２に開示されている較正方法は、ユーザの眼電位を検出し、それを用いてディスプレイ内のマウスカーソルを操作する。ディスプレイ内の様々な位置に順次視覚指標を提示し、ユーザにこれを注視させて、その際の眼電位を測定する。そして、この測定結果を較正に用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２６１５８３１号公報
【特許文献２】特開平１１−８５３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や特許文献２では、ディスプレイ内に表示した較正指標と、それを注視している際に発生する眼電位とを用いて較正パラメータを求めることにより、眼電位と視線位置との較正を行う。しかし、眼電位を計測する際には、ドリフトという現象が発生する。ドリフトとは、時間的に眼電位の基線が変化する現象であり、眼電位の計測に用いる電極の材料や、皮膚と電極との接触状況の変化等の要因が挙げられる。
【００１０】
図３７に実際にユーザに電極を貼付して眼電位を計測した結果を示す。図３７は、複数の指標を図３８に示される順序で１秒毎に表示させたときの眼電位の測定結果である。図３７を参照すれば、時間経過と共に眼電位の基線が変化していることがわかる。より具体的には、ドリフトの影響で、指標（Ｒ４）を注視している際も眼電位に変化が起きる。このようなドリフトが発生する状況で特許文献１や特許文献２のような較正方法を適用すれば、一点を注視している状況でも眼電位が変化するため、正しく較正が行えないという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ユーザの眼電位と視線位置とを正しく較正する視線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る視線検出装置は、眼電位からユーザの視線方向を検出する。具体的には、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部と、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える。
【００１３】
上記構成のように、サッケード運動の前後における眼電位の変化量に基づいて較正パラメータを算出することにより、ドリフトの影響を排除した適切な較正パラメータを算出することができる。
【００１４】
また、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する遅延信号生成部と、前記眼電位原信号から前記遅延信号を減算して得られる出力信号を生成する減算部と、前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備えてもよい。これにより、符号（眼球の移動方向を示す情報）付のサッケード信号を検出することができる。
【００１５】
また、前記所定の遅延時間は、ユーザが前記較正指標を固視している時間より短くてもよい。これにより、サッケード波形の破綻を防止することができる。
【００１６】
また、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか一方を施して第１の眼電位信号を出力する第１のフィルタ処理部と、前記第１の眼電位信号、及び前記眼電位原信号から得られる第２の眼電位信号の一方から他方を減算し、出力信号を生成する減算部と、前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備えてもよい。
【００１７】
上記構成によってもサッケード信号を検出することができる。なお、上記の「第２の眼電位信号」は、眼電位原信号から直接的又は間接的に得られる眼電位信号であり、眼電位原信号そのものであってもよい。
【００１８】
さらに、前記サッケード検出部は、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備えてもよい。これにより、サッケードの発生時刻を含んだサッケード信号を簡易に取得できる。
【００１９】
また、前記サッケード検出部は、さらに、前記第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備えてもよい。これにより、まばたき信号を除去すると共に、サッケード信号を検出することができる。
【００２０】
また、前記較正指標提示部は、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じて第１の較正指標をユーザに提示した後、前記サッケード検出部によってサッケード運動が検出されたことに応じて前記第１の較正指標と異なる位置に第２の較正指標を提示する。そして、前記サッケード検出部は、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の前記眼電位変化量を前記較正パラメータ計算部に出力してもよい。これにより、ドリフトの影響を排除して、適切な較正パラメータを算出することができる。
【００２１】
また、前記パラメータ計算部は、前記サッケード検出部から出力される前記眼電位変化量を、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角で除した値を較正パラメータとしてもよい。または、前記較正パラメータは、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角と、前記眼球移動角に対応する前記眼電位変化量との組み合わせを複数保持するテーブルであってもよい。上記のいずれの方法でも、眼電位と較正パラメータとから視線方向を検出することができる。
【００２２】
本発明に係る撮像装置は、ユーザの視線方向を撮像する。具体的には、撮像部と、上記記載の視線検出装置と、前記較正部によって検出された視線方向を前記撮像部に撮像させる撮像制御部とを備える。これにより、ユーザの視線移動に追従して撮像部向きを変更することができる。
【００２３】
本発明に係る視線検出方法は、眼電位からユーザの視線方向を検出する。具体的には、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定ステップと、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む。
【００２４】
本発明に係るプログラムは、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されたコンピュータに、ユーザの視線方向を検出させる。具体的には、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む。
【００２５】
本発明に係る集積回路は、眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されてユーザの視線方向を検出する。具体的には、ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える。
【００２６】
なお、本発明は、視線検出装置及び撮像装置として実現できるだけでなく、視線検出装置及び撮像装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量に基づいて較正パラメータを算出するので、ドリフトの影響を排除した適切な較正パラメータを算出できる視線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る視線検出装置のブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、較正パラメータの一例であって、対応する眼電位変化量と眼球移動角との組み合わせを複数保持するテーブルを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、較正パラメータの他の例であって、対応する眼電位変化量と視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを示す図である。
【図３】図３は、サッケード信号を含む眼電位信号の一例を示す図である。
【図４】図４は、図３の眼電位信号から抽出されたサッケード検出信号を説明するための図である。
【図５】図５は、ディスプレイに較正指標が表示されている状態を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る視線検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図３の眼電位信号に高域通過フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図９】図９は、図３の眼電位信号に最大値フィルタ処理（単位処理間隔＝０．２５秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１０】図１０は、図３の眼電位信号に最大値フィルタ処理（単位処理間隔＝１．０秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１１】図１１は、図３の眼電位信号に最小値フィルタ処理（単位処理間隔＝０．２５秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１２】図１２は、図３の眼電位信号に最小値フィルタ処理（単位処理間隔＝１．０秒）を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１４】図１４は、図９の眼電位信号から図３の眼電位信号を減算して得られたサッケード検出信号を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１６】図１６は、図３の眼電位信号から図１１の眼電位信号を減算して得られたサッケード検出信号を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５に係るサッケード検出部のブロック図である。
【図１８】図１８は、遅延信号生成部の遅延時間を０．２５秒としたときのサッケード検出信号を示す図である。
【図１９】図１９は、遅延信号生成部の遅延時間を１．１秒としたときのサッケード検出信号を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、電極の貼付パターンの一例を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、電極の貼付パターンの他の例を示す図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、電極の貼付パターンの他の例を示す図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、電極の貼付パターンの他の例を示す図である。
【図２１】図２１は、まばたき信号を含む眼電位信号の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１の眼電位信号にメディアンフィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態６に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図２４】図２４は、フィルタ処理内容決定部の動作を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、図２３のフィルタ処理部のブロック図である。
【図２６】図２６は、図２１の眼電位信号に最小値フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２７】図２７は、図２６の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用して得られた眼電位信号を示す図である。
【図２８】図２８は、実施の形態７に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図２９】図２９は、図２８のフィルタ処理部のブロック図である。
【図３０】図３０は、図２６の眼電位信号を図２９のフィルタ処理部に入力して得られたまばたき信号を示す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態８に係る眼電位計測装置のブロック図である。
【図３２】図３２は、図３１のフィルタ処理部のブロック図である。
【図３３】図３３は、図２６の眼電位信号を図３２のフィルタ処理部に入力して得られたサッケード信号を示す図である。
【図３４】図３４は、実施の形態９に係る撮像装置をユーザが装着した状態を示す図である。
【図３５】図３５は、実施の形態９に係る撮像装置のブロック図である。
【図３６Ａ】図３６Ａは、ＥＯＧ法を説明するための図であって、ユーザの眼球が正面を向いている状態を示す図である。
【図３６Ｂ】図３６Ｂは、ＥＯＧ法を説明するための図であって、ユーザの眼球が右側を向いている状態を示す図である。
【図３７】図３７は、眼電位計測におけるドリフトの例を示す図である。
【図３８】図３８は、眼電位計測におけるドリフトを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、下記の各実施の形態は、本発明の効果を減殺しない限り、任意の組み合わせで組み合わせることが出来るものとする。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る視線検出装置１００の構成を表すブロック図である。図１に示される視線検出装置１００は、ユーザの眼の周囲に貼付されて眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部（図示省略）と、眼電位原信号を視線位置（「視線方向」と読み替えることができる。以下同じ）に変換する較正部１０１と、較正パラメータの更新を指示する較正パラメータ更新指示部１０２と、較正パラメータ更新指示を受けて較正指標を提示する較正指標提示部１０３と、眼電位原信号からサッケード信号を検出するサッケード検出部１０４と、サッケード検出部１０４から出力された眼電位変化量および較正指標提示部１０３によって出力された較正指標の位置に基づいて較正パラメータを算出する較正パラメータ計算部１０５と、眼電位原信号の出力先を較正部１０１及びサッケード検出部１０４のいずれかに切り替えるスイッチ１０６とから成る。
【００３１】
眼電位測定部は、典型的には、ユーザの眼の周辺に貼付される電極である。具体的な貼付方法は特に限定されないが、例えば、図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、目尻側貼付される電極Ａと、目頭側に貼付される電極Ｂとを組み合わせて使用してもよい。または、図２０Ａ〜図２０Ｄに示されるように、電極を眼の上下の一方又は両方に貼付してもよい。さらには、電極をこめかみの上下に貼付してもよい。
【００３２】
較正部１０１は、予め保持している較正パラメータを用いて、眼電位原信号からユーザの視線位置を算出する。ここで、較正パラメータとは、眼電位原信号を眼球移動角に変換するためのパラメータであり、そのうちの一つとして、以下の式１で用いられる較正係数αが挙げられる。
【００３３】
一般的に計測眼電位Ｖa-bは、眼球移動角θが一定の範囲内であれば線形に変化することが知られている。つまり、計測眼電位Ｖa-bは較正係数αと眼球移動角θとを用いて次式１で近似することができる。
【００３４】
【数１】
2009142008.tif 000047
【００３５】
ＥＯＧ法を用いた較正時の動作例を説明する。眼電位原信号として眼電位Ｖｅが較正部１０１に入力された場合、式１を用いて眼球移動角θを求める。そして、移動角θからユーザと注視物体との距離等の情報を用いて視線位置を求める。以上の手順により、眼電位から視線位置を求めることができる。なお、ユーザと注視物体との距離を測定する方法は特に限定されないが、例えば、測距センサ等を用いることができる。
【００３６】
なお、本発明は式１を用いた較正方法に限定されず、図２Ａに示すような対応する眼電位変化量と眼球移動角との組み合わせを複数保持するテーブルを、較正パラメータとして用いて構わない。さらに、図２Ｂに示すような対応する眼電位とディスプレイ座標やカメラ座標等の視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを、較正パラメータとして用いて構わない。
【００３７】
較正パラメータ更新指示部１０２は、視線検出開始時等のイベントが発生した場合に、較正指標提示部１０３とスイッチ１０６とに較正パラメータ更新指示信号を出力する。そして、較正パラメータの更新を終了する際には、較正パラメータ更新指示信号の出力を停止する。
【００３８】
スイッチ１０６は、較正パラメータ更新指示に従って、眼電位原信号を較正部１０１及びサッケード検出部１０４のどちらに送信するかを切り替える。
【００３９】
サッケード検出部１０４は、眼電位原信号からサッケード信号を検出し、それを用いてサッケード発生時の眼電位の変化量を算出する。サッケード（衝動性眼球運動）とは、解像度の低い周辺網膜に映った対象を、解像度の高い網膜中心窩で捉えるために発生する眼球運動であり、その速度は１００〜５００（°／ｓｅｃ）と非常に大きいことが知られている。
【００４０】
図３にサッケード信号を含んだ眼電位信号の波形の例を示す。図３において、点線で囲った部分がサッケードを示す箇所である。サッケードが発生すると、急峻に電位変化が起こった後、一定時間停留（固視）し、再び元の電位まで戻っている。これは、ある指標Ａからある指標Ｂまで眼球をサッケードによって動かし、再び指標Ｂから指標Ａまで眼球をサッケードによって動かした場合の一例である。一般に人間は０．３秒程度の固視と数十ミリ秒のサッケードを繰り返すことによって、周囲の情報を取得している。
【００４１】
図３のような眼電位原信号からサッケード信号を検出する方法の一つとして、眼電位原信号に最大値フィルタ処理と最小値フィルタ処理とをそれぞれ適用し、その差分を求める方法がある。この処理の詳細は、後述する。
【００４２】
図３に示される眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理を適用することによって得られる出力信号を図４に示す。図４に示されるように、サッケードが発生したときのみ、出力信号にピークが現れる。
【００４３】
サッケード検出部１０４は、出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部（図示省略）をさらに備える。そして、サッケード信号の変化量（すなわち、サッケード運動の前後における眼電位の変化量）を求め、較正パラメータ計算部１０５に出力する。そして、サッケード信号を検出したことを示すサッケード検出信号を較正指標提示部１０３と較正パラメータ計算部１０５とに出力する。
【００４４】
なお、実施の形態１ではサッケード信号の検出方法として、最小値フィルタと最大値フィルタとを使用したが、高域通過フィルタ等のサッケードを検出するものであればどのような手法でも構わない。また、実施の形態１ではサッケード中に変化した眼電位の変化量を求めたが、サッケード検出信号の振幅そのものを眼電位の変化量として用いても構わない。
【００４５】
較正指標提示部１０３は、較正パラメータ更新指示を受けると、較正指標をユーザに提示する。そして、サッケード検出部１０４からのサッケード検出信号に従って、較正指標の提示位置を変化させる。
【００４６】
一例として、図５のようなディスプレイ１０を用いて較正を行う場合、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じてディスプレイ１０の中心に第１の較正指標２０を表示させる。その後、サッケード検出信号を受け付けると、第２の較正指標３０を左上に表示させる。そして、再びサッケード検出信号を受けると、次の較正指標を右上等に表示させる。このように、ユーザのサッケードに応じて較正指標の位置を変化させることにより、ユーザにサッケードを誘発することができる。このようにしてユーザのサッケードに応じて変化させた較正指標の位置は、較正パラメータ計算部１０５に出力される。
【００４７】
なお、実施の形態１では、第１及び第２の較正指標２０、３０をディスプレイ１０に表示したが、較正指標を提示する方法はこれに限定されない。例えば、実空間上にレーザポイント等で較正指標を表示させてもよい。さらには、カメラ等を用いて周辺に存在する物体（例えば、人の顔等）から較正指標を選択し、当該較正指標をユーザに認識させるための音声情報を出力するようにしてもよい。つまり、較正指標提示部１０３は、ユーザが較正指標を特定するための情報を出力するものであればどのようなものであってもよい。
【００４８】
較正パラメータ計算部１０５は、サッケード検出部１０４からのサッケード検出信号を受けると、眼電位変化量と較正指標位置とを用いて較正パラメータの更新を行う。較正パラメータの一つである較正係数αの計算例を示す。まず、較正指標位置と、ユーザと較正指標が表示された物体（典型的には、ディスプレイ）との距離情報等とを用いて、較正指標を見た場合のユーザの眼球移動角θを求める。そして、入力された眼電位変化量Ｖｃおよび眼球移動角θを式１に代入することにより、較正係数αを求めることができる。なお、ユーザとディスプレイとの距離情報の取得方法は特に限定されないが、例えば、測距センサ等を用いてもよいし、ディスプレイから予め定められた距離だけ離れた位置にユーザを立たせてから較正パラメータ更新指示を出力するようにしてもよい。
【００４９】
次に、図６を参照して、実施の形態１に係る視線検出装置１００が較正パラメータを更新する手順を説明する。この視線検出装置１００は、外部から較正パラメータ更新指示が入力されたことを契機として、新たな較正パラメータを計算する。
【００５０】
まず、視線検出装置１００は、較正パラメータ更新指示の入力を監視する（Ｓ１００１）。この較正パラメータ更新指示は、較正パラメータ更新指示部１０２から較正指標提示部１０３及びスイッチ１０６に送信される。較正パラメータ更新指示の入力方法は特に限定されないが、例えば、較正パラメータ更新指示部１０２がユーザからの指示を受け付けてもよいし、視線検出装置１００の電源投入時等の所定のタイミングで自動的に当該指示を発行してもよい。
【００５１】
次に、較正パラメータ更新指示を受け付けた較正指標提示部１０３（Ｓ１００１でＹｅｓ）は、ユーザに対して第１の較正指標２０を提示する（Ｓ１００２）。また、較正指標提示部１０３は、第１の較正指標２０の位置情報を較正パラメータ計算部１０５に通知する。同様に、較正パラメータ更新指示を受け付けたスイッチ１０６は、眼電位原信号の出力先を較正部１０１からサッケード検出部１０４に切り替える。
【００５２】
次に、サッケード検出部１０４は、スイッチ１０６を経由して入力される眼電位原信号中にサッケード信号が含まれているか否かを監視する（Ｓ１００３）。ディスプレイ１０上に第１の較正指標２０が表示されると、ユーザの視線が任意の位置から第１の較正指標２０に移動する。このときにサッケード信号が現れる。
【００５３】
なお、サッケード信号の検出方法は特に限定されないが、例えば、最大値フィルタ、最小値フィルタ、遅延器等を利用して検出する方法がある。詳細は後述する。サッケード信号が検出されると（Ｓ１００３でＹｅｓ）、サッケード検出部１０４は、較正指標提示部１０３にサッケード検出信号を出力する。同様に、較正パラメータ計算部１０５にサッケード検出信号及び眼電位変化量Ｖa-bを出力する。
【００５４】
次に、サッケード検出信号を受け付けた較正指標提示部１０３は、ユーザに対して全ての較正指標を提示したか否かを判断する（Ｓ１００４）。提示すべき較正指標の数は予め定められていてもよいし、ユーザに対して較正指標の提示を継続するか否かを問い合わせるようにしてもよい。なお、実施の形態１においては、提示すべき較正指標が２個であるとして説明する。
【００５５】
現時点では第１の較正指標２０しか提示していないので（Ｓ１００４でＮｏ）、較正指標提示部１０３は、次の較正指標を提示する（Ｓ１００２）。具体的には、第１の較正指標２０をディスプレイ１０上から削除すると共に、第２の較正指標３０をディスプレイ１０上に表示させる。また、第２の較正指標３０の位置情報を較正パラメータ計算部１０５に通知する。
【００５６】
次に、サッケード検出部１０４は、眼電位原信号中にサッケード信号が含まれているか否かを監視する（Ｓ１００３）。第２の較正指標３０がディスプレイ１０上に表示されると、ユーザの視線が第１の較正指標２０から第２の較正指標３０に移動する。このときにサッケード信号が現れる。
【００５７】
サッケード信号を検出したサッケード検出部１０４は、前回と同様に、サッケード検出信号及び眼電位変化量Ｖa-bを出力する。また、第２の較正指標３０を提示した後のステップＳ１００４において、較正指標提示部１０３は、全ての較正指標を提示したと判断する（Ｓ１００４でＹｅｓ）。
【００５８】
次に、較正パラメータ計算部１０５は、較正指標提示部１０３から受信した第１及び第２の較正指標２０、３０の位置情報と、サッケード検出部１０４から受信した第２の較正指標３０を出力した後の眼電位変化量Ｖa-bとに基づいて、新たな較正パラメータを計算する（Ｓ１００５）。具体的には、第１及び第２の較正指標２０、３０の位置情報から眼球移動角θを算出する。そして、眼電位変化量Ｖa-bと眼球移動角θとを式１に代入して、較正係数αを得る。
【００５９】
なお、実施の形態１では較正パラメータの更新例として較正係数αの計算方法について説明したが、較正パラメータの更新方法はこれに限定されない。例えば、較正パラメータ計算部１０５に入力された眼電位変化量と、眼球移動角や較正指標位置とを用いて、図２Ａ及び図２Ｂに示すような対応する眼電位変化量と眼球移動角や視線位置との組み合わせを複数保持するテーブルを更新しても構わない。この場合、提示すべき較正指標の総数を増やすことにより、図２Ａ及び図２Ｂのテーブルのレコード数が増加するので、より信頼性の高い較正パラメータを得ることができる。
【００６０】
以上に示した実施の形態１の構成によれば、眼電位原信号からサッケード信号を検出し、サッケード運動中に発生した眼電位の変化量を用いて較正パラメータの更新を行う。その結果、従来方式の課題であったドリフトの影響を受けずに正しく較正パラメータを求めることができる。
【００６１】
また、ユーザのサッケードを誘発しながら較正パラメータを更新することができる。その結果、ユーザは較正指標を眼で追うだけでよく、較正時のユーザの負担を軽減することができる。
【００６２】
また、較正パラメータを、図２Ａ及び図２Ｂに示されるようなテーブルとして保持することにより、較正時間を短縮することができる。
【００６３】
また、較正パラメータを眼電位変化量Ｖa-bと眼球移動角θとの関数の傾き（較正係数α）として保持することにより、メモリを削減できる。
【００６４】
次に、サッケード検出部１０４において、眼電位原信号中のサッケード信号の検出方法を詳しく説明する。なお、サッケード信号は、上記の視線検出装置１００に限らず、医療機器、運転支援機器、およびユーザインタフェース等の分野において、ユーザの眼球運動や状態を検出する上で広く利用されている。そのため、高精度かつ簡易にサッケード信号を検出することは非常に有効である。
【００６５】
例えば、眼電位原信号からサッケード信号を検出する方法として、以下の特許文献３〜５に記載の技術がある。
【００６６】
特開平１１−２７６４６１号公報（特許文献３）には、操作者のサッケード信号を検出し、その発生頻度に基づいて操作者の注意力を判定する技術が開示されている。なお、サッケード信号の検出には、遮断周波数が０．０５〜０．１Ｈｚ程度の高域通過フィルタを用いる。
【００６７】
特開平９−０３４６３１号公報（特許文献４）には、ディスプレイ画面上のポインタと操作者の注視点との手動による位置あわせ作業を不要にするための技術が開示されている。具体的には、ディスプレイ画面上に較正用シンボルを発生させた後の所定時間内にサッケード信号が検出されると、較正用シンボルと操作者の注視点とが一致したと判断してポインタ位置を較正する。なお、サッケード信号の検出には、遮断周波数が０．０５〜０．１Ｈｚ程度の高域通過フィルタを用いる。
【００６８】
特開２００２−２７２６９３号公報（特許文献５）には、眼球運動信号に基づいてサッケード運動の終了時点を検出する。そして、サッケード運動が終了するごとに、その時点から一定期間内の脳波を単位脳波として脳の複数の部位ごとに順次記憶することにより、眼球停留関連電位を取得する技術が開示されている。なお、サッケード信号の検出には、眼球運動方向が所定時間範囲内で連続して同じであった後に変化したかどうかを判定することにより検出する。
【００６９】
図１に示されるサッケード検出部１０４に、特許文献３〜５に開示されるようなサッケード検出方法を採用してもよい。しかしながら、特許文献３、４に示す方法では、高域通過フィルタによってサッケード信号を検出している。図３に示した眼電位原信号が広域通過フィルタを通過すると、図７に示すように、サッケード信号の振幅が小さくなる場合がある。特に、振幅の小さいサッケード信号は、ノイズ成分と区別がつかなくなる場合がある。
【００７０】
また、特許文献５に示す方法では、眼球運動方向を検出する際にノイズ成分等の影響により、サッケード運動中であっても眼球運動方向が連続して同じだと判定されない等、誤検出のおそれがある。
【００７１】
そこで、本発明の実施の形態２〜５では、ユーザの眼電位原信号から高精度かつ簡易に、サッケード信号を検出する方法を説明する。
【００７２】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係るサッケード検出部２００の構成を表すブロック図である。図８に示されるサッケード検出部２００は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用する最大値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）２０１と、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用する最小値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）２０２と、減算部２０３とから成る。
【００７３】
より具体的には、最大値フィルタ部２０１と最小値フィルタ部２０２とが並列に接続されている。最大値フィルタ部２０１は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を施して第１の眼電位信号を出力する。最小値フィルタ部２０２は、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を施して第２の眼電位信号を出力する。そして、減算部２０３は、第１の眼電位信号から第２の眼電位信号を減算して出力信号を生成する。
【００７４】
なお、本発明は、図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、眼球の左右に電極を貼付する場合や、眼から離れた位置に電極を貼付する計測方法のように、ユーザのまばたき成分が眼電位原信号に混入されない場合を対象としており、そのような計測方法時のサッケード信号の検出に関して説明する。
【００７５】
次に、図８の最大値フィルタ部２０１の処理について説明する。最大値フィルタ部２０１は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対し、以下のフィルタ処理を適用する。
【００７６】
ｆｍａｘ（ｘ）＝ｍａｘ（ｆｍａｘ（ｘ），ｆ（ｘ＋ｉ））
ｎが奇数の場合（−ｎ／２＜ｉ＜ｎ／２）
ｎが偶数の場合（−ｎ／２≦ｉ＜ｎ／２）又は（−ｎ／２＜ｉ≦ｎ／２）
【００７７】
ここで、ｆｍａｘ（ｘ）は最大値フィルタ処理適用後の眼電位信号、ｎはフィルタタップ数、ｉは整数である。また、ｍａｘ（ａ，ｂ）はａ及びｂのうち大きい方の値を返す関数である。つまり、最大値フィルタ処理は、眼電位原信号中の任意のサンプルｆ（ｘ）を中心とするｎサンプルのうちの最も振幅の大きいサンプル値を出力する。この処理を眼電位原信号の全てのサンプルについて実行することにより、第１の眼電位信号を得ることができる。
【００７８】
上記フィルタ処理を、図３の眼電位原信号に適用した例を図９に示す。なお、眼電位原信号からサッケード信号を検出するために、最大値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒としている。単位処理間隔は、１回の最大値フィルタ処理の対象となるサンプルが含まれる時間間隔を示す。また、最大値フィルタ部２０１のフィルタタップ数ｎは、単位処理間隔（０．２５秒）に含まれるサンプル数である。すなわち、フィルタタップ数ｎは、単位処理間隔と、眼電位原信号をＡ／Ｄ変換する際のサンプリング周波数とに基づいて算出することができる。
【００７９】
図９に示すように、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用すると、正の信号は時間方向に広がり、負の信号は時間方向に狭くなる。ただし、最大値フィルタ部２０１の単位処理間隔を一般的な１回の固視時間（０．３秒から０．４秒程度）より大きくすると、図１０に示されるように、負の方向のサッケード波形が破綻する。図１０は、単位処理間隔を１．０秒として最大値フィルタ処理を実行した例である。図１０のようにサッケード波形が破綻すると、サッケード信号を検出できなくなるため、最大値フィルタ部２０１の単位処理間隔は、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。
【００８０】
なお、実施の形態２では、最大値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒とした例を示したが、一般的な１回の固視時間より短ければどのような値であってもよい。
【００８１】
次に最小値フィルタ部２０２の処理について説明する。最小値フィルタ部２０２は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対して、以下のフィルタ処理を適用する。
【００８２】
ｆｍｉｎ（ｘ）＝ｍｉｎ（ｆｍｉｎ（ｘ），ｆ（ｘ＋ｉ））
ｎが奇数の場合（−ｎ／２＜ｉ＜ｎ／２）
ｎが偶数の場合（−ｎ／２≦ｉ＜ｎ／２）又は（−ｎ／２＜ｉ≦ｎ／２）
【００８３】
ここで、ｆｍｉｎ（ｘ）は最小値フィルタ処理適用後の眼電位信号、ｎはフィルタタップ数、ｉは整数である。また、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ及びｂのうち小さい方の値を返す関数である。つまり、最小値フィルタ処理は、眼電位原信号中の任意のサンプルｆ（ｘ）を中心とするｎサンプルのうちの最も振幅の小さいサンプル値を出力する。この処理を眼電位原信号の全てのサンプルについて実行することにより、第２の眼電位信号を得ることができる。
【００８４】
上記フィルタ処理を、図３の眼電位原信号に適用した例を図１１に示す。
【００８５】
図１１では、眼電位原信号からサッケード信号を検出するために、最小値フィルタ処理の単位処理間隔を０．２５秒としている。
【００８６】
図１１に示すように、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用すると、正の信号は時間方向に狭くなり、負の信号は時間方向に広がる。ここで、最小値フィルタ部２０２の単位処理間隔を一般的な１回の固視時間より大きくすると、図１２に示されるように、正の方向のサッケード波形が破綻する。図１２は、単位処理間隔を１．０秒として最小値フィルタ処理を実行した例である。図１２のようにサッケード波形が破綻すると、サッケード成分を検出できなくなるため、最小値フィルタ部２０２の単位処理間隔は、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。
【００８７】
なお、実施の形態２では、最小値フィルタ部の単位処理間隔を０．２５秒とした例を示したが、一般的な１回の固視時間より短ければ、どのような値であってもよい。
【００８８】
次に、減算部２０３の処理について説明する。減算部２０３は、最大値フィルタ部２０１から出力される第１の眼電位信号ｆｍａｘ（ｘ）から、最小値フィルタ部２０２から出力される第２の眼電位信号ｆｍｉｎ（ｘ）を減算することにより、サッケード信号の抽出を行う。
【００８９】
図９に示される第１の眼電位信号と、図１１に示される第２の眼電位信号との差分をとった信号を図４に示す。図４を参照すれば、サッケードの発生した時間帯を含む検出信号が得られていることがわかる。
【００９０】
サッケード検出部２００は、図４に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内におけるサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【００９１】
なお、実施の形態２では、最大値フィルタ部２０１及び最小値フィルタ部２０２を用いたが、最大値や最小値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値・最小値に対して、９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【００９２】
また、実施の形態２では、最大値フィルタ部２０１及び最小値フィルタ部２０１の単位処理間隔（フィルタタップ数）を同じ値に設定した例を示したが、異なる値を設定してもよい。
【００９３】
以上に示した実施の形態２の構成によれば、眼電位原信号に最大値フィルタ処理と最小値フィルタ処理とをそれぞれ適用し、最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号から最小値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号を減算してサッケード信号を検出する。その結果、サッケードの発生時刻を含んだサッケード信号を簡易に取得できる。
【００９４】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３に係るサッケード検出部３００の構成を表すブロック図である。
【００９５】
実施の形態３に係るサッケード検出部３００は、最大値フィルタ処理部（第１のフィルタ処理部）２０１と、減算器２０３とを備える。すなわち、最小値フィルタ部２０２が省略されている点が実施の形態２と異なる。最小値フィルタ部２０２を省略することによって、処理量を抑えつつ、サッケード信号を簡易に取得できる。
【００９６】
図１３において、図８と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。実施の形態３に係るサッケード検出部３００において、眼電位原信号は２つに分岐する。そして、一方は最大値フィルタ部２０１を通過して第１の眼電位信号として減算部２０３に入力し、他方は第２の眼電位信号として減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３が最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号ｆｍａｘ（ｘ）から眼電位原信号ｆ（ｘ）（「第２の眼電位信号」に相当）を減算してサッケード信号を出力する点が実施の形態２と異なる。
【００９７】
図９に示される最大値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号と、図３に示される眼電位原信号との差分をとった信号を図１４に示す。図１４を参照すれば、サッケードの発生時に検出信号が得られていることがわかる。
【００９８】
このサッケード検出部３００は、図１４に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【００９９】
ただし、負の方向のサッケード成分の検出信号は、サッケード発生時の前後に現れる。そのため、時間的な情報を必要としないサッケードの発生頻度等を求める際には、本実施の形態３は処理量において有効である。
【０１００】
なお、実施の形態３では、最大値フィルタ部２０１を用いたが、最大値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値に対して９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１０１】
以上に示した実施の形態３の構成によれば、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用した第１の眼電位信号から眼電位原信号を減算してサッケード信号を検出するため、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係るサッケード検出部４００の構成を表すブロック図である。
【０１０３】
実施の形態４に係るサッケード検出部４００は、最小値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）２０２と、減算部２０３とを備える。すなわち、最大値フィルタ部２０１が省略されている点が実施の形態２と異なる。最大値フィルタ部２０１を省略することによって、処理量を抑えつつ、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１０４】
図１５において、図８と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。実施の形態４に係るサッケード検出部４００において、眼電位原信号は２つに分岐する。そして、一方は最小値フィルタ部２０２を通過して第１の眼電位信号として減算部２０３に入力し、他方は第２の眼電位信号として減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３が眼電位原信号ｆ（ｘ）（「第２の眼電位信号」に相当）から最小値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号ｆｍｉｎ（ｘ）を減算してサッケード信号を出力する点が実施の形態２と異なる。
【０１０５】
図３に示される眼電位原信号と図１１に示される最小値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号との差分をとった信号を図１６に示す。図１６を参照すれば、サッケードの発生時に検出信号が得られていることがわかる。
【０１０６】
このサッケード検出部４００は、図１６に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【０１０７】
ただし、正の方向のサッケード信号は、サッケード発生時の前後に現れる。そのため、時間的な情報を必要としないサッケードの発生頻度等を求める際には、実施の形態４は処理量において有効である。
【０１０８】
なお、実施の形態４では、最小値フィルタ部２０２を用いたが、最小値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最小値に対して９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１０９】
以上に示した実施の形態４の構成によれば、眼電位原信号（第２の眼電位信号）から、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用した第１の眼電位信号を減算してサッケード信号を検出するため、サッケード信号を簡易に取得できる。
【０１１０】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係るサッケード検出部５００のブロック図を図１７に示す。
【０１１１】
実施の形態５に係るサッケード検出部５００は、遅延信号生成部５０１と、減算部２０３とで構成される。遅延信号生成部５０１は、眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する。また、サッケード検出部５００に入力する眼電位原信号は、２つに分岐する。そして、一方は遅延信号生成部５０１を通過して遅延信号として減算部２０３に入力し、他方は減算部２０３に直接入力する。そして、減算部２０３は、眼電位原信号から遅延信号を減算してサッケード信号を出力する。この遅延信号生成部５０１を備えることによって、正負の符号付のサッケード信号を簡易に取得できる。
【０１１２】
図１７に示される遅延信号生成部５０１の処理について説明する。遅延信号生成部５０１は、眼電位原信号ｆ（ｘ）に対し、以下の処理を適用する。
【０１１３】
ｆｄｅｌａｙ（ｘ）＝ｆ（ｘ−ｔ）
【０１１４】
ここで、ｆｄｅｌａｙ（ｘ）は遅延処理後の眼電位信号（遅延信号）、ｔは遅延時間である。上記遅延処理を、図３に示される眼電位原信号に適用することによって遅延信号が得られる。そして、減算部２０３によって、眼電位原信号から遅延信号を減算した例を図１８に示す。なお、眼電位原信号から符号付のサッケード成分を検出するために、遅延時間ｔ＝０．２５秒としている。図１８を参照すれば、サッケードの発生した時間帯を含む符号付のサッケード信号が得られていることがわかる。
【０１１５】
このサッケード検出部５００は、図１８に示されるような出力信号に基づいてサッケード検出信号及び眼電位変化量を生成し、較正指標提示部１０３及び較正パラメータ計算部１０５に出力する。例えば、サッケード運動に要する時間に相当する時間内においてサンプル値の変化量が予め定めた閾値を上回った場合にサッケード運動が発生したと判定し、サッケード検出信号を出力する。また、このときのサンプル値の変化量を眼電位変化量として出力する。
【０１１６】
ここで、遅延時間ｔを一般的な１回の固視時間＝（０．３秒から０．４秒程度）より大きくすると、図１９に示されるように、サッケード信号が破綻する。図１９は、遅延時間ｔとして１．１秒を用いた例である。図１９のようにサッケード信号が破綻すると、サッケード信号を抽出できなくなるため、遅延信号生成部５０１の遅延時間ｔは、一般的な１回の固視時間より短くする必要がある。なお、実施の形態５では、０．２５秒の遅延時間を適用する例を示したが、一般的な１回の固視時間より短い遅延時間であれば、どのような値でも構わない。
【０１１７】
以上に示した実施の形態５の構成によれば、眼電位原信号から遅延信号を生成し、眼電位原信号から遅延信号を減算して符号付のサッケード信号を検出するため、正負のサッケード信号を区別できる点において有効である。
【０１１８】
次に、まばたきの影響を考慮した眼電位の計測方法を説明する。ＥＯＧ法等、眼電位の変化を用いて眼球運動を検出する場合、ユーザのまばたきによる信号（以下、「まばたき信号」と呼ぶ）の影響が課題となる。
【０１１９】
まばたき信号は、眼電位の計測方法によって、常に正の方向に発生する場合や、常に負の方向に発生する場合がある。図２０Ａ〜図２０Ｄに、眼電位測定部の貼付パターンと、眼電位原信号の計測方法の例を示す。
【０１２０】
図２０Ａに示される貼付パターンでは、眼の上下に電極を貼付し、眼の上側の電極Ａで計測した眼電位Ｖａと、眼の下側の電極Ｂで計測した眼電位Ｖｂとの差分電位Ｖａ−Ｖｂを計測する。この場合、まばたき信号は常に正の方向に発生する。人のまばたきは、眼球が毎回上方向に移動するからである。
【０１２１】
図２０Ｂに示される貼付パターンでは、眼の上側に電極Ａを貼付し、もう一方はアースや眼電位の影響を受けにくい箇所に電極を貼付することで、電極Ａの眼電位Ｖａを計測する。この場合も、まばたき信号は常に正の方向（基準値よりも大きい値で）に発生する。
【０１２２】
同様に、図２０Ｃに示される貼付パターンでは、眼の上下に電極Ａ、Ｂを貼付し、眼の下側の電極Ｂで計測した眼電位Ｖｂと、眼の上側の電極Ａで計測した眼電位Ｖａとの差分電位Ｖｂ−Ｖａを計測する。この場合は、まばたき信号は常に負の方向に発生する。図２０Ｄに示される貼付パターンでは、眼の下側に電極Ｂを貼付し、もう一方はアースや眼電位の影響を受けにくい箇所に電極を貼付することで、電極Ｂの眼電位Ｖｂを計測する。この場合も、まばたき信号は常に負の方向に発生する。
【０１２３】
図２０Ａ及び図２０Ｂに示される貼付パターンで計測する場合、ユーザがまばたきを行うと、図２１中の領域（ａ）に示すように、正の方向に急峻な電位（これが「まばたき信号」である）が発生する。このまばたき信号を直接、視線位置の検出に利用すると、視線位置が急激に変化し、正しく視線の追跡が行えない。
【０１２４】
そこで、眼電位原信号からまばたき信号（まばたきによる信号の成分）等の影響を低減する方法として、特開平１１−８５３８４号公報（特許文献６）に記載の技術がある。
【０１２５】
特許文献６に記載の技術では、ユーザの眼電位を検出し、注視位置（カーソル）をリアルタイムに入力できるようにすることを目的とする。その際に、眼電位の変動波形に遅れ要素を導入することによって注視位置（カーソル）の時間的変化を平滑化し、まばたきによる注視位置の急変を低減する。
【０１２６】
また、まばたき信号の影響を提供する技術として、真鍋宏幸，福本雅朗，“ヘッドフォンを用いた常時装用視線インタフェース”，インタラクション２００６，ｐｐ．２３−２４，２００６（非特許文献１）に記載の技術がある。
【０１２７】
非特許文献１に記載の技術では、左右合計８個の電極をヘッドフォンに貼付する。８個の電極から得られる眼電位の変化について、時間的に０．４秒のメディアンフィルタを適用することにより、該時間より短いまばたき信号の変化を除去する。
【０１２８】
しかしながら、特許文献６に示す方法のように、眼電位原信号を単に時間的に平滑化するだけでは、視線の追跡を行う上で重要となるサッケード（人間の眼が１つの注視点から次の注視点に素早く移動する運動（飛越運動））の成分変化を示すサッケード波形まで平滑化してしまうという副作用が発生する。
【０１２９】
また、非特許文献１に示すように、眼電位原信号にメディアンフィルタを適用すれば、図２２に示すように、単発で発生したまばたき信号は除去できるが、所定時間以上、連続的に発生したまばたき信号の影響は完全に除去しきれない。また、サッケード波形が一部破綻するという副作用が発生する。
【０１３０】
即ち、まばたき信号の除去とサッケード信号の保存とを考慮した上で、どのような平滑化フィルタをどの時間分どの順で適用するのが最適かは、上述文献では明らかにされていない。
【０１３１】
そこで、実施の形態６〜８において、ユーザの眼電位信号から、高精度かつ簡易に、まばたき信号を除去もしくは検出し、さらに、サッケードの信号を検出する方法を説明する。
【０１３２】
（実施の形態６）
図２３は、本発明の実施の形態６に係る眼電位計測装置６００の構成を表すブロック図である。
【０１３３】
眼電位計測装置６００は、ユーザの眼の周囲に貼付されて眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部（図示省略）と、眼電位の測定方法を示す信号（図中：眼電位計測方法）によってフィルタ処理内容を決定するフィルタ処理内容決定部６１０と、フィルタ処理内容決定部６１０から出力されるフィルタ処理内容信号に従って、眼電位原信号にフィルタ処理を適用するフィルタ処理部６２０とから成る。
【０１３４】
まず、眼電位の測定方法は、あらかじめ実験者やユーザが指定してもよいし、眼電位原信号の変化の傾向から推定されたものであってもよい。
【０１３５】
具体的には、図３６Ａ及び図３６Ｂに示したように、眼球の左右に電極Ａ、Ｂを貼付する計測方法であることをユーザが指定したり、ユーザがまばたきを行った際に、眼電位原信号に常に上方向の信号が発生する場合は、図２０Ａ及び図２０Ｂに示したような貼付パターンによる計測方法であると推定したりすればよい。
【０１３６】
図２４は、フィルタ処理内容決定部６１０のフィルタ処理内容決定動作を示すフローチャートである。フィルタ決定処理内容決定部６１０は、最初にまばたきの影響を除去するためにフィルタ処理部６２０でのフィルタの適用順序（後述）を決定する。また、図示しないが、眼電位計測方法の違いに応じて、必要なタップ数（時間）を決定する。また、予め貼付けられた電極が水平方向か垂直方向に貼り付けられているかに応じて、フィルタの適用の有無を変更する。
【０１３７】
具体的には、図２０Ａ及び図２０Ｂの貼付パターンのように、まばたき信号が常に正の方向に発生する計測方法かどうかを判定する（ステップＳ２００１）。まばたき信号が常に正の電位を示す場合（ステップＳ２００１でＹｅｓ）、フィルタ処理内容として、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に適用するように決定する（ステップＳ２００２）。
【０１３８】
まばたき信号が正の電位を示さない場合（ステップＳ２００１でＮｏ）、図２０Ｃ及び図２０Ｄの貼付パターンのように、まばたき信号が常に負の方向に発生する計測方法かどうかを判定する（ステップＳ２００３）。まばたき信号が常に負の電位を示す場合（ステップＳ２００３でＹｅｓ）、フィルタ処理内容として、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に適用するように決定する（ステップＳ２００４）。
【０１３９】
まばたき信号が負の電位を示さない場合（ステップＳ２００３でＮｏ）、計測方法がまばたきの影響を受けない場合だと判定し、まばたき信号除去のためのフィルタ処理を行わないことを決定する（ステップＳ２００５）。なお、計測方法がまばたきの影響を受けない場合の例としては、図３６Ａ及び図３６Ｂのように眼の左右に電極Ａ、Ｂを貼付してその差分を計測する場合や、眼から離れた位置に電極Ａ、Ｂを貼付する場合などが考えられる。
【０１４０】
フィルタ処理内容決定部６１０は、上記の処理で決定されたフィルタの適用順序、及びフィルタのタップ数ｎや単位処理間隔等の情報を含めて、フィルタ処理内容信号（向き、タップ数ｎ、有無（ｎ＝０として出力しても良い））を出力する。尚、上述フローチャートの判定順は一例であり、その判定順は問わない。
【０１４１】
図２５は、フィルタ処理部６２０の構成について示す図である。フィルタ処理部６２０は、フィルタ処理内容決定部６１０からのフィルタ処理内容信号に応じて、眼電位原信号にフィルタ処理を適用する。
【０１４２】
フィルタ処理部６２０は、２つの最小値フィルタ部６２１、６２４と、２つの最大値フィルタ部６２２、６２３と、入力端子から出力端子に至る第１〜第３の経路のうちのいずれに眼電位原信号を出力するかを切り替えるスイッチ６２５とで構成されている。
【０１４３】
第１の経路は、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用して第１の眼電位信号を出力する最小値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）６２１と、第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用して第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を出力する最大値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）６２２とが直列に接続されている。第２の経路は、眼電位原信号に最大値フィルタ処理を適用して第１の眼電位信号を出力する最大値フィルタ部（第１のフィルタ処理部）６２３と、第１の眼電位信号に最小値フィルタ処理を適用して第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を出力する最小値フィルタ部（第２のフィルタ処理部）６２４とが直列に接続されている。第３の経路は、眼電位原信号にフィルタ処理を適用せずに出力する経路である。そして、スイッチ６２５は、フィルタ処理内容決定部６１０で決定したフィルタ処理内容に従って眼電位原信号の出力先を切り替える。
【０１４４】
スイッチ６２５は、図２４のステップＳ２００２で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第１の経路に出力するように、接続先を図２５の上段に切り替える。また、図２４のステップＳ２００４で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第２の経路に出力するように、接続先を図２５の中段に切り替える。さらに、図２４のステップＳ２００５で生成されたフィルタ処理内容信号を受け付けた場合、眼電位原信号を第３の経路に出力するように、接続先を図２５の下段に切り替える。
【０１４５】
なお、最小値フィルタ部６２１、６２４及び最大値フィルタ部６２２、６２３の処理内容は実施の形態２の説明と同一であるので、省略する。また、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１、６２４と最大値フィルタ部６２２、６２３とをそれぞれ２組用意したが、それぞれを１組ずつにして、フィルタ処理内容信号に基づいて接続順序を切り替える等によって実現しても構わない。
【０１４６】
次に、眼電位原信号が第１の経路に入力した場合の処理を説明する。まず、図２６は、図２１に示される眼電位原信号に最小値フィルタ部６２１で最小値フィルタ処理を適用することによって得られる第１の眼電位信号を示す図である。
【０１４７】
なお、眼電位原信号からまばたき信号を除去するために、フィルタ処理内容信号で定められた値に従って最小値フィルタ部６２１の単位処理間隔を０．２５秒としている。
【０１４８】
図２６中の領域（ａ）を参照すれば、眼電位原信号に最小値フィルタ処理を適用することによって、連続的なまばたき信号、および単発のまばたき信号を除去できていることがわかる。但し、図２６に示される第１の眼電位信号には、最小値フィルタ処理を適用した副作用として、サッケード波形に変形（時間幅の増加）が生じる。
【０１４９】
なお、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１の単位処理間隔を０．２５秒として最小値フィルタ処理を実行した例を示したが、一般的な１回のまばたきの時間＝（０．１５秒から０．２秒程度）より長く、かつ、１回の固視時間＝（０．３秒から０．４秒程度）より短ければどのような値であってもよい。
【０１５０】
次に、図２７は、図２６に示される第１の眼電位信号に最大値フィルタ部６２２で最大値フィルタ処理を適用することによって得られる第２の眼電位信号（フィルタ処理後信号）を示す図である。なお、最小値フィルタ部６２１と同様に、単位処理間隔を０．２５秒としている。
【０１５１】
図２７に示されるように、第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理を適用することによって、図２６のようなサッケード波形の変形を、元の信号波形の幅に復元することができる。
【０１５２】
最大値フィルタ部６２３、および最小値フィルタ部６２４の基本的な処理は、それぞれ最大値フィルタ部６２２と、最小値フィルタ部６２１と同じであり、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順にフィルタ処理を行うことによって、サッケード波形に影響を与えずに、負の方向のまばたき信号を除去することができる。
【０１５３】
なお、実施の形態６では、最小値フィルタ部６２１、６２４、及び最大値フィルタ部６２２、６２３を用いた例を示したが、最小値や最大値に近い値を選択するフィルタを使用しても構わない。その場合、最大値・最小値に対して、９０％程度の値を選択するものであることが望ましい。
【０１５４】
また、実施の形態６では、最小値フィルタ処理及び最大値フィルタ処理のフィルタタップ数は同じ値を用いたが、近い値を用いても構わない。つまり、必ずしも厳密に一致していることまでは必要ない。
【０１５５】
複数のフィルタ処理を連続して適用する場合は、まばたき信号の影響を除去するためのフィルタ処理が先に適用され、その後、サッケードの時間波形を復元するためのフィルタ処理が適用されるようにすればよい。
【０１５６】
また、実施の形態６では、最小値フィルタ処理と最大値フィルタ処理とを連続して適用することによって、まばたき信号を除去すると共にサッケード波形を復元したが、まばたき信号の除去だけを目的とする場合には、どちらか一方のみを適用しても、本発明の範囲を逸脱しない。
【０１５７】
以上に示した実施の形態６の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従ってフィルタ処理する。その結果、例えば、電極の貼付け向きが逆になったとしても、まばたき信号を適切に除去できる。
【０１５８】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合に、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を簡易に除去しつつ、更に、サッケード波形を復元できる。
【０１５９】
また、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を簡易に除去しつつ、更に、サッケード波形を復元できる。
【０１６０】
上記構成の眼電位計測装置６００は、図１に示される視線検出装置１００に適用することができる。例えば、眼電位計測装置６００から出力されるフィルタ処理信号を眼電位原信号として、図１に示されるスイッチ１０６に入力する。これにより、眼電位計測部でまばたき信号を含む眼電位信号を計測したとしても、較正部１０１やサッケード検出部１０４では、まばたき信号を考慮する必要がなくなる。
【０１６１】
（実施の形態７）
図２８及び図２９は、本発明の実施の形態７に係る眼電位計測装置７００の構成を表すブロック図である。
【０１６２】
実施の形態７では、眼電位原信号からフィルタ処理後の眼電位信号を減算する減算部７２６をフィルタ処理部７２０に備える点が実施の形態６と異なる。この減算部７２６を備えることによって、フィルタ処理後信号に加えてまばたき信号を出力することができるようになる。
【０１６３】
図２９は、実施の形態７の眼電位計測装置７００におけるフィルタ処理部７２０の一例を示すブロック図である。なお、図２５と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１６４】
減算部７２６は、眼電位原信号と、フィルタ処理後信号との差分を出力する。これがまばたき信号となる。
【０１６５】
図２１の眼電位原信号から図２７の第２の眼電位信号を減算することによって得られるまばたき信号を図３０に示す。図３０を参照すれば、眼電位原信号からまばたき信号のみを検出できていることがわかる。
【０１６６】
以上に示した実施の形態７の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従って適切なフィルタ処理を適用する。その結果、どのような計測方法であっても、まばたき信号を検出できる。
【０１６７】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を簡易に検出しつつ、サッケード成分を復元できる。
【０１６８】
また、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を簡易に検出しつつ、サッケード成分を復元できる。
【０１６９】
（実施の形態８）
図３１及び図３２は、本発明の実施の形態８に係る眼電位計測装置８００の構成を表すブロック図である。
【０１７０】
実施の形態８では、最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理の両方を適用した信号（第２の眼電位信号）から、最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理の一方を適用した信号（第１の眼電位信号）を減算する減算部８２６、８２７をフィルタ処理部８２０に備える点が実施の形態６と異なる。この減算部８２６、８２７を備えることによって、フィルタ処理後信号に加えてサッケード信号を出力することができるようになる。
【０１７１】
図３２は、実施の形態８に係る眼電位計測装置８００におけるフィルタ処理部８２０の一例を示すブロック図である。なお、図２５と同様の構成についてはすでに説明しているので、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１７２】
減算部８２６は、最大値フィルタ部６２２の出力信号から最小値フィルタ６２１の出力信号を減算することにより、サッケード信号を出力する。同様に、減算部８２７は、最小値フィルタ部６２４の出力信号から最大値フィルタ部６２３の出力信号を減算することにより、サッケード信号を出力する。
【０１７３】
図２７の最大値フィルタ処理適用後の第２の眼電位信号から図２６の最小値フィルタ処理適用後の第１の眼電位信号を減算して得られるサッケード信号を図３３に示す。図３３を参照すれば、眼電位原信号から、サッケード信号のみを検出できていることがわかる。
【０１７４】
以上に示した実施の形態８の構成によれば、眼電位原信号の計測方法に応じて眼電位原信号に対するフィルタ処理内容を決定し、その内容に従ってフィルタ処理する。その結果、どのような計測方法であっても、サッケード信号を検出できる。つまり、当該フィルタ処理部８２０を図１に示されるサッケード検出部１０４に適用すれば、まばたき信号の影響を受けずに適切なサッケード検出が可能となる。
【０１７５】
また、眼電位原信号の正の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最小値フィルタ処理、最大値フィルタ処理の順に連続して適用し、さらに、最大値フィルタ処理後の第２の眼電位信号から最小値フィルタ処理後の第１の眼電位信号を減算するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、正の方向のまばたき信号を除去しつつ、サッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１７６】
また、実施の形態８において、最大値フィルタ処理のフィルタタップ数を最小値フィルタ処理のフィルタタップ数より大きくすることで、サッケード信号の発生時刻を含んだサッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１７７】
一方、眼電位原信号の負の方向にまばたき信号が発生するような計測方法の場合は、最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理の順に連続して適用し、さらに、最小値フィルタ処理後の第２の眼電位信号から最大値フィルタ処理後の第１の眼電位信号を減算するようにフィルタ処理内容を決定する。その結果、負の方向のまばたき信号を除去しつつ、サッケード信号を検出できるという効果を有する。この場合のサッケード信号は、常に負の方向に現れる（図３３と反対の波形になる）。したがって、図３３に示す信号を得るためには、正負を反転させる処理を追加する必要がある。一方、サッケードの発生タイミングを検出する目的のみにサッケード信号を使用する場合には、正負が逆転していても問題はない。
【０１７８】
また、実施の形態８において、最小値フィルタ処理のフィルタタップ数を最大値フィルタ処理のフィルタタップ数より大きくすることで、サッケード信号の発生時刻を含んだサッケード信号を検出できるという効果を有する。
【０１７９】
なお、上述各実施の形態６〜８では、まばたき信号の除去、まばたき信号の検出、あるいはサッケード信号の検出を主眼とし、先に適用される最小値フィルタ処理および最大値フィルタ処理のフィルタタップ数を説明した。これらは、筋電位やノイズ等の時間幅に合わせることにより、それらを除去する目的で使用することも可能である。
【０１８０】
（実施の形態９）
次に、図３４及び図３５を参照して、本発明の実施の形態９に係る撮像装置９００を説明する。この撮像装置９００は、例えば、ユーザの側頭部に装着され、ユーザの視線方向を撮像する装置である。具体的には、撮像装置９００は、撮像部９０１と、視線検出装置９０２と、撮像制御部９０３とを備える。
【０１８１】
撮像装置９００は、例えば、静止画を撮影するカメラであってもよいし、動画を撮影するビデオカメラであってもよい。視線検出装置９００には、例えば、実施の形態１に係る視線検出装置１００を適用することができる。また、実施の形態９における眼電位計測部としての電極は、図３４に示されるように、ユーザの左眼のこめかみの上下に貼付されている。
【０１８２】
そして、撮像制御部９０３は、視線検出装置９０２からの出力信号を監視し、ユーザの視線の移動に追従して撮像部９０１の向きを変えさせる。これにより、撮像部９０１にユーザの視線方向を撮像させることができる。
【０１８３】
ただし、実施の形態１に係る視線検出装置１００は、上記の用途に限定されない。他の用途としては、撮像装置で撮像された映像上に、視線検出装置１００で検出されたユーザの視線位置をプロットするような装置に適用することもできる。
【０１８４】
（その他変形例）
なお、本発明を上記各実施の形態１〜９に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の各実施の形態１〜９に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１８５】
（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１８６】
（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１８７】
（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１８８】
（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１８９】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
【０１９０】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１９１】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１９２】
また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１９３】
（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【０１９４】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本発明は放送や通信および蓄積の分野において、映像や音声を記録再生する機器等として有用である。また、静止画像記録再生機器等としても適用が可能である。さらに、健康医療機器としても適用が可能である。
【符号の説明】
【０１９６】
１０                                      ディスプレイ
２０                                      第１の較正指標
３０                                      第２の較正指標
１００，９０２                            視線検出装置
１０１                                    較正部
１０２                                    較正パラメータ更新指示部
１０３                                    較正指標提示部
１０４，２００，３００，４００，５００    サッケード検出部
１０５                                    較正パラメータ計算部
１０６，６２５                            スイッチ
２０１，６２２，６２３                    最大値フィルタ部
２０２，６２１，６２４                    最小値フィルタ部
２０３，７２６，８２６，８２７            減算部
５０１                                    遅延信号生成部
６００，７００，８００                    眼電位計測装置
６１０                                    フィルタ処理内容決定部
６２０，７２０，８２０                    フィルタ処理部
９００                                    撮像装置
９０１                                    撮像部
９０３                                    撮像制御部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼電位からユーザの視線方向を検出する視線検出装置であって、
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部と、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える
視線検出装置。
【請求項２】
前記サッケード検出部は、
前記眼電位原信号を所定の時間遅延させて遅延信号を出力する遅延信号生成部と、
前記眼電位原信号から前記遅延信号を減算して得られる出力信号を生成する減算部と、
前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備える
請求項１に記載の視線検出装置。
【請求項３】
前記所定の遅延時間は、ユーザが前記較正指標を固視している時間より短い
請求項２に記載の視線検出装置。
【請求項４】
前記サッケード検出部は、
前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか一方を施して第１の眼電位信号を出力する第１のフィルタ処理部と、
前記第１の眼電位信号、及び前記眼電位原信号から得られる第２の眼電位信号の一方から他方を減算し、出力信号を生成する減算部と、
前記出力信号のうちの予め定めた閾値を上回る信号をサッケード運動を示すサッケード信号と判定するサッケード判定部とを備える
請求項１に記載の視線検出装置。
【請求項５】
前記サッケード検出部は、さらに、前記眼電位原信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備える
請求項４に記載の視線検出装置。
【請求項６】
前記サッケード検出部は、さらに、前記第１の眼電位信号に最大値フィルタ処理及び最小値フィルタ処理のいずれか他方を施して前記第２の眼電位信号を出力する第２のフィルタ処理部を備える
請求項４に記載の視線検出装置。
【請求項７】
前記較正指標提示部は、較正パラメータ更新指示を受け付けたことに応じて第１の較正指標をユーザに提示した後、前記サッケード検出部によってサッケード運動が検出されたことに応じて前記第１の較正指標と異なる位置に第２の較正指標を提示し、
前記サッケード検出部は、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の前記眼電位変化量を前記較正パラメータ計算部に出力する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の視線検出装置。
【請求項８】
前記パラメータ計算部は、前記サッケード検出部から出力される前記眼電位変化量を、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角で除した値を較正パラメータとする
請求項７に記載の視線検出装置。
【請求項９】
前記較正パラメータは、ユーザの視線位置が前記第１の較正指標から前記第２の較正指標に移動する際の眼球移動角と、前記眼球移動角に対応する前記眼電位変化量との組み合わせを複数保持するテーブルである
請求項７に記載の視線検出装置。
【請求項１０】
ユーザの視線方向を撮像する撮像装置であって、
撮像部と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の視線検出装置と、
前記較正部によって検出された視線方向を前記撮像部に撮像させる撮像制御部とを備える
撮像装置。
【請求項１１】
眼電位からユーザの視線方向を検出する視線検出方法であって、
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定ステップと、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む
視線検出方法。
【請求項１２】
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されたコンピュータに、ユーザの視線方向を検出させるプログラムであって、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出ステップと、
前記較正指標提示ステップで提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出ステップで出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算ステップと、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正ステップとを含む
プログラム。
【請求項１３】
眼球運動によって生じる眼電位を測定し、眼電位原信号を出力する眼電位測定部に接続されてユーザの視線方向を検出する集積回路であって、
ユーザに対して較正指標を提示する較正指標提示部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標にユーザの視線位置が移動する際の眼球の急速な運動であるサッケード運動を前記眼電位原信号から検出し、前記サッケード運動の前後における眼電位の変化量である眼電位変化量を出力するサッケード検出部と、
前記較正指標提示部によって提示された前記較正指標の位置、及び前記サッケード検出部から出力された前記眼電位変化量に基づいて較正パラメータを計算する較正パラメータ計算部と、
前記較正パラメータに基づいて、前記眼電位原信号からユーザの視線方向を検出する較正部とを備える
集積回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009142008.tif 000048
【図２Ａ】
2009142008.tif 000049
【図２Ｂ】
2009142008.tif 000050
【図３】
2009142008.tif 000051
【図４】
2009142008.tif 000052
【図５】
2009142008.tif 000053
【図６】
2009142008.tif 000054
【図７】
2009142008.tif 000055
【図８】
2009142008.tif 000056
【図９】
2009142008.tif 000057
【図１０】
2009142008.tif 000058
【図１１】
2009142008.tif 000059
【図１２】
2009142008.tif 000060
【図１３】
2009142008.tif 000061
【図１４】
2009142008.tif 000062
【図１５】
2009142008.tif 000063
【図１６】
2009142008.tif 000064
【図１７】
2009142008.tif 000065
【図１８】
2009142008.tif 000066
【図１９】
2009142008.tif 000067
【図２０Ａ】
2009142008.tif 000068
【図２０Ｂ】
2009142008.tif 000069
【図２０Ｃ】
2009142008.tif 000070
【図２０Ｄ】
2009142008.tif 000071
【図２１】
2009142008.tif 000072
【図２２】
2009142008.tif 000073
【図２３】
2009142008.tif 000074
【図２４】
2009142008.tif 000075
【図２５】
2009142008.tif 000076
【図２６】
2009142008.tif 000077
【図２７】
2009142008.tif 000078
【図２８】
2009142008.tif 000079
【図２９】
2009142008.tif 000080
【図３０】
2009142008.tif 000081
【図３１】
2009142008.tif 000082
【図３２】
2009142008.tif 000083
【図３３】
2009142008.tif 000084
【図３４】
2009142008.tif 000085
【図３５】
2009142008.tif 000086
【図３６Ａ】
2009142008.tif 000087
【図３６Ｂ】
2009142008.tif 000088
【図３７】
2009142008.tif 000089
【図３８】
2009142008.tif 000090
【国際調査報告】
2009142008.tif 000091
2009142008.tif 000092
2009142008.tif 000093
2009142008.tif 000094
2009142008.tif 000095