(57)【要約】【課題】  眼球の動きを人間の眼の動きにより近似するように正確に制御することができる眼球制御装置、眼球制御方法および眼球制御プログラムを提供することである。【解決手段】  ロボットの眼球１１Ｌの回転中心Ｐを、眼球の前後方向の長さである長軸Ｌ１上で中点Ｍから所定距離ｄだけ奥側（背面側）にずれた位置に設定する。ずれの距離ｄは、２．５ｍｍに設定される。それにより、ロボットの右および左の眼球の回転運動が人間の眼の動きにより近似する。【選択図】        図８
2006123101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御する眼球制御装置であって、
前記眼球の回転方向および回転角度を取得する取得手段と、
前記眼球の回転中心を前記眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定する設定手段と、
前記取得手段により取得された回転方向および回転角度ならびに前記設定手段により設定された回転中心に基づいて前記眼球を回転させる制御手段とを備えたことを特徴とする眼球制御装置。
【請求項２】
前記所定距離は約２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の眼球制御装置。
【請求項３】
前記頭部は、ロボットの頭部であり、前記眼球は、前記ロボットの眼球であることを特徴とする請求項１または２記載の眼球制御装置。
【請求項４】
前記頭部は、頭部の画像であり、前記眼球は、前記眼球の画像であることを特徴とする請求項１または２記載の眼球制御装置。
【請求項５】
観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御する眼球制御方法であって、
前記眼球の回転方向および回転角度を取得するステップと、
前記眼球の回転中心を前記眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定するステップと、
前記取得された回転方向および回転角度ならびに前記設定された回転中心に基づいて前記眼球を回転させるステップとを備えたことを特徴とする眼球制御方法。
【請求項６】
観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御するためにコンピュータにより実行可能な眼球制御プログラムであって、
前記眼球の回転方向および回転角度を取得する処理と、
前記眼球の回転中心を前記眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定する処理と、
前記取得された回転方向および回転角度ならびに前記設定された回転中心に基づいて前記眼球を回転させる処理とを、前記コンピュータに実行させることを特徴とする眼球制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼球の動きを制御する眼球制御装置、眼球制御方法および眼球制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロボットの動きをより人間の動きに近づけるための研究が進められている。手足の動きだけでなく、眼球の動きを制御することができるロボットが開発されている（特許文献１〜４参照）。このようなロボットでは、球形の眼球がその中心を軸として回転運動するように構成されている。
【０００３】
一方、コンピュータグラフィックス技術により作成される人物またはロボットの顔画像においては、球形の眼球がその中心を軸として回転運動するように眼の瞳の位置および形状が表現される。それにより、顔画像の眼の動きが人間の眼の動きに模して表現される。
【特許文献１】特開２００４−４２１５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３５８５号公報
【特許文献３】特開２００１−１５７９９２号公報
【特許文献４】特開平８−２２３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロボットの眼球の動きは不自然であり、ロボットと対面して会話する際に違和感がある。同様に、コンピュータグラフィックス技術により作成される顔画像においても、眼の動きに違和感がある。
【０００５】
本発明の目的は、眼球の回転運動を人間の眼の動きにより近似するように正確に制御することができる眼球制御装置、眼球制御方法および眼球制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、種々の実験および検討を重ねた結果、人間の眼球はその中心ではなく中心からずれた位置で回転することを見出し、以下の発明を案出した。
【０００７】
第１の発明に係る眼球制御装置は、観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御する眼球制御装置であって、眼球の回転方向および回転角度を取得する取得手段と、眼球の回転中心を眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定する設定手段と、取得手段により取得された回転方向および回転角度ならびに設定手段により設定された回転中心に基づいて眼球を回転させる制御手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明に係る眼球制御装置においては、取得手段により眼球の回転方向および回転角度が取得される。また、設定手段により眼球の回転中心が眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定される。さらに、取得された回転方向および回転角度ならびに設定された回転中心に基づいて制御手段により眼球が回転される。
【０００９】
このようにして、眼球をその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転させることにより、眼球の回転運動を人間の目の動きにより近似するように正確に制御することができる。
【００１０】
所定距離は約２．５ｍｍであることが好ましい。この場合、眼球がその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に約２．５ｍｍずれた位置を回転中心として回転運動する。それにより、眼球の回転運動が人間の目の動きにさらに近似する。
【００１１】
頭部は、ロボットの頭部であり、眼球は、ロボットの眼球であってもよい。この場合、ロボットの眼球がその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転運動する。それにより、ロボットの眼球の回転運動が人間の目の動きにより近似する。
【００１２】
頭部は、頭部の画像であり、眼球は、眼球の画像であってもよい。この場合、眼球の画像がその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転運動する。それにより、眼球の画像の回転運動が人間の目の動きにより近似する。
【００１３】
第２の発明に係る眼球制御方法は、観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御する眼球制御方法であって、眼球の回転方向および回転角度を取得するステップと、眼球の回転中心を眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定するステップと、取得された回転方向および回転角度ならびに設定された回転中心に基づいて眼球を回転させるステップとを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る眼球制御方法においては、眼球の回転方向および回転角度が取得される。また、眼球の回転中心が眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定される。さらに、取得された回転方向および回転角度ならびに設定された回転中心に基づいて眼球が回転される。
【００１５】
このようにして、眼球をその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転させることにより、眼球の回転運動を人間の目の動きにより近似するように正確に制御することができる。
【００１６】
第３の発明に係る眼球制御プログラムは、観察者に対面する頭部に設けられる眼球の回転運動を制御するためにコンピュータにより実行可能な眼球制御プログラムであって、眼球の回転方向および回転角度を取得する処理と、眼球の回転中心を眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定する処理と、取得された回転方向および回転角度ならびに設定された回転中心に基づいて眼球を回転させる処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００１７】
本発明に係る眼球制御プログラムにおいては、眼球の回転方向および回転角度が取得される。また、眼球の回転中心が眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置に設定される。さらに、取得された回転方向および回転角度ならびに設定された回転中心に基づいて眼球が回転される。
【００１８】
このようにして、眼球をその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転させることにより、眼球の回転運動を人間の目の動きにより近似するように正確に制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、眼球をその眼球の前後方向の長さの中点よりも奥側に所定距離ずれた位置を回転中心として回転させることにより、眼球の回転運動を人間の目の動きにより近似するように正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（１）第１の実施の形態
まず、本発明に係る眼球制御装置、眼球制御方法および眼球制御プログラムをロボットに適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る眼球制御装置を備えたロボットの正面図である。図２は図１のロボットの頭部の横断面図である。図３は図１のロボットの縦断面図である。図４は図１のロボットの制御系を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、ロボット１は、頭部１０、頸部２０および胴部２１を備える。胴部２１上に頸部２０を介して頭部１０が設けられている。
【００２３】
頭部１０の前面には、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌが設けられている。眼球１１Ｒ，１１Ｌには、角膜および水晶体に相当するレンズ１２Ｒ，１２Ｌを有する。
【００２４】
図２に示すように、右の眼球１１Ｒは、右眼回転駆動装置１４Ｒにより鉛直軸の周りで左右に回転駆動される。左の眼球１１Ｌは、左眼回転駆動装置１４Ｌにより鉛直軸の周りで左右に回転駆動される。
【００２５】
右眼回転中心位置調整装置１６Ｒにより右の眼球１１Ｒの回転中心の位置が前後に調整される。左眼回転中心位置調整装置１６Ｌにより左の眼球１１Ｌの回転中心の位置が前後に調整される。
【００２６】
図３に示すように、頭部１０内の上部には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ等からなる制御装置１５が設けられている。
【００２７】
図４に示すように、制御装置１５は、右眼回転駆動装置１４Ｒ、左眼回転駆動装置１４Ｌ、右眼回転中心位置調整装置１６Ｒおよび左眼回転中心位置調整装置１６Ｌを制御する。制御装置１５は、ロボット制御プログラムに従って動作する。ロボット制御プログラムは、眼球制御プログラムを含む。
【００２８】
図５は左の眼球１１Ｌを側方から見た模式的縦断面図、図６は左の眼球１１Ｌを上方から見た模式的横断面図、図７は左の眼球１１Ｌを前方から見た模式的縦断面図である。
【００２９】
図５〜図７において、左眼回転中心位置調整装置１６Ｌは、図１の頭部１０に固定されている。左眼回転駆動装置１４Ｌは、前後方向に移動可能に眼球１１Ｌに取り付けられる。また、左眼回転駆動装置１４Ｌは、鉛直方向に延びる回転軸１４０を有する。左眼回転駆動装置１４Ｌの回転軸１４０は、前後方向に移動可能に左眼回転中心位置調整装置１６Ｌに取り付けられる。
【００３０】
左眼回転中心位置調整装置１６Ｌは頭部１０に固定されているので、左眼回転駆動装置１４Ｌが回転軸１４０を回転させると、左眼回転駆動装置１４Ｌが眼球１１Ｌとともに左右に回転する。この場合、回転軸１４０が回転中心Ｐとなる。
【００３１】
また、左眼回転中心位置調整装置１６Ｌが左眼回転駆動装置１４Ｌの回転軸１４０を前後方向に移動させることにより眼球１１Ｌの回転中心Ｐの位置を前後に調整することができる。
【００３２】
右の眼球１１Ｒの構成および動作は、左の眼球１１Ｌの構成および動作と同様である。
【００３３】
次に、図８を参照しながら第１の実施の形態に係るロボットにおける眼球制御動作について説明する。図８は第１の実施の形態に係るロボットにおける眼球制御動作の原理を説明するための図である。
【００３４】
図８において、眼球１１Ｌの中心およびレンズ１２Ｌの中心を通る直線を長軸Ｌ１とする。長軸Ｌ１とレンズ１２Ｌの前面との交点をｐ１とし、長軸Ｌ１と眼球１１Ｌの背面（奥側の面）との交点をｐ２とする。この場合、眼球１１Ｌの前後方向の長さＤは、レンズ１２Ｌの前面の点ｐ１と眼球１１Ｌの背面の点ｐ２との間の距離で定義される。
【００３５】
眼球１１Ｌの前後方向の長さＤの中点をＭとすると、眼球１１Ｌの回転中心Ｐは、長軸Ｌ１上で中点Ｍから所定距離ｄだけ奥側（背面側）にずれた位置に設定される。中点Ｍからの回転中心Ｐのずれの距離ｄについては後述する。ずれの距離ｄは、後述の実験の結果、２．５ｍｍに設定される。本実施の形態では、左眼回転中心位置調整装置１６Ｌにより回転中心Ｐの位置を前後に調整することができる。
【００３６】
右の眼球１１Ｒの回転中心も、右眼回転中心位置調整装置１６Ｒにより左の眼球１１Ｌの回転中心Ｐと同様に調整することができる。
【００３７】
なお、眼球１１Ｒ，１１Ｌがレンズ１２Ｒ，１２Ｌの前方にプラスチックカバーを有する場合には、眼球１１Ｒ．１１Ｌの前後方向の長さＤは、プラスチックカバーの前面と眼球１１Ｒ，１１Ｌの背面との間の距離で定義される。また、眼球１１Ｒ，１１Ｌがレンズ１２Ｒ，１２Ｌの代わりにプラスチックカバーを有する場合には、眼球１１Ｒ，１１Ｌの前後方向の長さＤは、プラスチックカバーの前面と眼球１１Ｒ，１１Ｌの背面との間の距離で定義される。すなわち、眼球１１Ｒ，１１Ｌの前後方向の長さＤは、眼球１１Ｒ，１１Ｌの外形における前面から背面までの長さで定義される。
【００３８】
次に、第１の実施の形態に係るロボットの眼球制御動作について説明する。図９は第１の実施の形態に係るロボットの眼球制御動作を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、制御装置１５は、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転方向を決定する（ステップＳ１）。次に、制御装置１５は、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転角度を決定する（ステップＳ２）。本実施の形態では、眼球１１Ｒ，１１Ｌの回転角度の限界値を±１５°とする。
【００４０】
次いで、制御装置１５は、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転中心Ｐの位置を決定する（ステップＳ３）。本実施の形態では、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転中心Ｐがそれぞれ右および左の眼球１１Ｒ，１１Ｌの前後方向の長さＤの中点Ｍよりも所定距離ｄ奥側に決定される。
【００４１】
さらに、制御装置１５は、右眼回転中心位置調整装置１６Ｒおよび左眼回転中心位置調整装置１６Ｌによりそれぞれ右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転中心Ｐの位置を調整する（ステップＳ４）。本実施の形態では、右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌの回転中心Ｐがそれぞれ右および左の眼球１１Ｒ，１１Ｌの前後方向の長さＤの中点Ｍよりも所定距離ｄ奥側に調整される。
【００４２】
次いで、制御装置１５は、右眼回転駆動装置１４Ｒおよび左眼回転駆動装置１４Ｌにより右の眼球１１Ｒおよび左の眼球１１Ｌをそれぞれ回転させる（ステップＳ５）。
【００４３】
本実施の形態に係るロボット１においては、右および左の眼球１１Ｒ，１１Ｌの回転中心Ｐがそれぞれ眼球１１Ｒ，１１Ｌの前後方向の長さＤの中点Ｍよりも奥側に所定距離ｄずれた位置に設定される。それにより、右および左の眼球１１Ｒ，１１Ｌの回転運動が人間の眼の動きにより近似する。
【００４４】
本実施の形態では、制御装置１５が取得手段に相当し、右眼回転中心位置調整装置１６Ｒおよび左眼回転中心位置調整装置１６Ｌが設定手段に相当し、右眼回転駆動装置１４Ｒおよび左眼回転駆動装置１４Ｌが制御手段に相当する。
【００４５】
（２）第２の実施の形態
次に、本発明に係る眼球制御装置、眼球制御方法および眼球制御プログラムを画像作成装置に適用した場合について説明する。
【００４６】
図１０は本発明の第２の実施の形態の係る画像作成装置の構成を示すブロック図である。
【００４７】
画像作成装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５０１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５０３、入力装置５０４、表示装置５０５、外部記憶装置５０６、記録媒体駆動装置５０７および入出力インタフェース５０８を含む。この画像作成装置５０は、コンピュータグラフィックス画像（以下、ＣＧ画像と呼ぶ）を作成する。
【００４８】
入力装置５０４は、キーボード、マウス等からなり、各種指令および各種データを入力するために用いられる。ＲＯＭ５０２にはシステムプログラムが記憶される。記録媒体駆動装置５０７は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）ドライブ、フレキシブルディスクドライブ等からなり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク等の記録媒体５０９に対してデータの読み書きを行う。
【００４９】
記録媒体５０９には、画像作成プログラムが記録されている。画像作成プログラムは、眼球制御プログラムを含む。外部記憶装置５０６は、ハードディスク装置等からなり、記録媒体駆動装置５０７を介して記録媒体５０９から読み込まれた画像作成プログラムおよび各種データを記憶する。ＣＰＵ５０１は、外部記憶装置５０６に記憶された画像作成プログラムをＲＡＭ５０３上で実行する。
【００５０】
表示装置５０５は、液晶表示パネル、ＣＲＴ（陰極線管）等からなり、各種画像を表示する。入出力インタフェース５０８には、デジタルカメラ、イメージスキャナ、プリンタ等の外部機器を接続することができる。入出力インタフェース５０８は、デジタルカメラ、イメージスキャナ等の外部機器により画像データとして与えられる画像を外部記憶装置５０６に転送するとともに、画像作成プログラムにより作成された画像をプリンタ等の外部機器に転送する。
【００５１】
なお、画像作成プログラムを記録する記録媒体５０９として、ＲＯＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等の種々の記録媒体を用いることができる。また、画像作成プログラムを通信回線等の通信媒体を介して外部記憶装置５０６にダウンロードし、ＲＡＭ５０３上で実行してもよい。
【００５２】
図１１は図１０の画像作成装置の動作を示すフローチャートである。この画像作成装置の動作は、画像作成プログラムに従ってＣＰＵ５０１により制御される。
【００５３】
まず、ＣＰＵ５０１は、右および左の眼球の回転方向を決定する（ステップＳ１１）。次に、ＣＰＵ５０１は、右および左の眼球の回転角度を決定する（ステップＳ１２）。
【００５４】
続いて、ＣＰＵ５０１は、右および左の眼球の回転中心の位置を決定する（ステップＳ１３）。本実施の形態では、右および左の眼球の回転中心がそれぞれ右および左の眼球の前後方向の長さの中点よりも所定距離ｄ奥側に決定される。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ５０１は、右および左の眼球の回転方向、回転角度および回転中心の位置に基づいて眼球内の瞳の位置を決定する（ステップＳ１４）。眼球内の瞳の位置の決定方法については後述する。
【００５６】
最後に、ＣＰＵ５０１は、眼球内の瞳の位置に基づいて右眼および左眼の画像を作成する（ステップＳ１５）。
【００５７】
図１２は眼球内の瞳の位置の決定方法を説明するための模式図であり、（ａ）は眼球を上から見た図を示し、（ｂ）は眼の画像を示す。
【００５８】
図１２（ａ）に示すように、まず、点線で示すように、眼球８１および角膜部分８２を描画し、眼球８１の中心および角膜部分８２の中心を通る長軸Ｌ１を観察者の方向に作図する。ここでは、観察者が表示装置の正面から画面を見ることを想定し、長軸Ｌ１は、画面に垂直な方向に設定する。
【００５９】
長軸Ｌ１と角膜部分８２の前面との交点をｐ１とし、長軸Ｌ１と眼球８１の背面（奥側の面）との交点をｐ２とする。眼球８１の前後方向の長さＤは、角膜部分８２の前面の点ｐ１と眼球８１の背面の点ｐ２との間の距離で定義される。
【００６０】
眼球８１の前後方向の長さＤの中点をＭとすると、眼球８１の回転中心Ｐを長軸Ｌ１上で中点Ｍから所定距離ｄだけ奥側（背面側）にずれた位置に設定する。ずれの距離ｄは、後述の実験の結果、２．５ｍｍに設定される。
【００６１】
次に、回転中心Ｐを中心として眼球８１を所定角度回転させ、実線で示すように、回転後の長軸Ｌ１を作図する。また、実線で示すように、回転後の長軸Ｌ１を中心として角膜部分８２を作図する。
【００６２】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、眼６１の外形を描画し、眼６１内に図１２（ａ）の長軸Ｌ１と角膜部分８２との交点を投影することにより瞳孔６２を描画し、さらに虹彩６３を描画する。このようにして、回転中心Ｐを中心として回転運動する眼の画像が作成される。
【００６３】
図１３は第２の実施の形態に係る画像作成装置により作成されたＣＧ画像の一例を示す図である。図１３のＣＧ画像においては、図１２に示した方法により右および左の眼が作成されている。
【００６４】
本実施の形態に係る画像作成装置５０においては、右および左の眼球の回転中心Ｐがそれぞれ眼球の前後方向の長さＤの中点Ｍよりも奥側に所定距離ｄずれた位置に設定される。それにより、右および左の眼球の回転運動が人間の眼の動きにより近似する。
【００６５】
本実施の形態においては、ＣＰＵ５０１が取得手段、設定手段および制御手段に相当する。
【００６６】
（眼球の回転中心位置の導出実験）
人間の眼球の回転中心の位置を導き出すためにＭＲＩ（核磁気共鳴画像）による次のような実験を行った。
【００６７】
図１４は回転中心位置導出実験の方法を示す模式図である。ＭＲＩ装置３００内に被験者２００が入り、ＭＲＩ装置３００内の被験者２００の前方の壁面に視線方向提示用紙４００を貼り付けた。被験者２００としては、健常な視力を有する日本人の女性の合計３名を採用した。
【００６８】
社団法人人間生活工学研究センターの２００３年の日本人の人体計測データによると、成人日本女性の瞳孔間距離の平均値は６２．３ｃｍであり、本実験の３名の被験者２００の瞳孔間距離の平均値は６２．０ｃｍであった。
【００６９】
ＭＲＩ装置３００の壁面と被験者２００の両眼間の中心（鼻の上部）との間の直線距離は、３名の平均値で約２５ｃｍであった。
【００７０】
図１５は回転中心位置導出実験に用いた視線方向提示用紙４００を示す図である。視線方向提示用紙４００には、被験者２００の両眼間の中心の前方の位置を中心として水平方向、垂直方向および斜め４５度方向にそれぞれ５ｃｍ間隔で複数の点が描画されている。
【００７１】
視線方向提示用紙４００の符号ＴおよびＢは、被験者２００の視野の上および下を示し、符号ＬおよびＲは左および右を示し、符号ＬＴおよびＬＢは左上および左下を示し、符号ＲＴおよびＲＢは右上および右下を示す。
【００７２】
水平方向には、中心の点「０」から左右にそれぞれ点「７」までが付され、垂直方向には、中心の点「０」から上下にそれぞれ点「４」までが付され、斜め方向には、中心の点「０」から左上、左下、右上および右下にそれぞれ点「３」までが付されている。
【００７３】
被験者２００の眼球のすべてを撮像できるようにＭＲＩ装置３００の条件を設定した。被験者２００は１点当たり約３０秒の注視を行い、このときの被験者２００の頭部の断面をＭＲＩ装置３００により撮像した。
【００７４】
被験者２００の視線の移動時に、眼球の回転している様子を効率的に調べるために以下のような走査を行った。
【００７５】
まず、水平方向の視線移動時には、両眼のＭＲＩを同時に取得した。被験者２００が中心の点「０」から左右の可視点まで左方向および右方向に１点ずつ注視し、各点の注視ごとに被験者２００の両眼のＭＲＩを取得した。また、２名の被験者２００の左右可視点は点「７」であり、１名の被験者２００の左右可視点は点「５」であった。なお、被験者２００の視線が最大限右向きおよび左向きとなる場合の両眼のＭＲＩを取得した。
【００７６】
次に、垂直方向の視線移動時には、片眼ずつＭＲＩを取得した。被験者２００が中心の点「０」から点「２」および点「４」を上方向および下方向に順に注視し、各点の注視ごとに片眼ずつＭＲＩを取得した。また、被験者２００の視線が最大限上向きおよび下向きとなる場合のＭＲＩを片眼ずつ取得した。
【００７７】
さらに、斜め４５度方向の視線移動時にも、片眼ずつＭＲＩを取得した。被験者２００が中心の点「０」、点「１」および点「２」を順に左上方向、左下方向、右上方向および右下方向に注視し、各点の注視ごとに片眼ずつＭＲＩを取得した。また、被験者２００の視線が最大限上向きおよび下向きとなる場合のＭＲＩを片眼ずつ取得した。
【００７８】
図１６は水平方向の視線移動時においてＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩを示す図である。図１７は垂直方向の視線移動時においてＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩを示す図である。
【００７９】
視線方向が異なるすべての画像において、楕円形の水晶体の形状が明瞭に得られた。図１６および図１７に実線で示すように、水晶体の長軸を求め、その長軸の中心点を通る垂線を作図した。この垂線と角膜の前面との交点から垂線と網膜との交点までを眼球の前後方向の長軸として求めた。前後方向の長軸の長さを眼球の前後方向の長さと定義した。
【００８０】
図１８はＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩから眼球の回転中心位置を導出する方法を説明するための図である。
【００８１】
上記のように、複数のＭＲＩにおいて眼球１１０Ｒ，１１０Ｌの前後方向の長軸Ｌ１を作図した後、各ＭＲＩの頭部１００全体の形状に基づいて複数のＭＲＩを正規化する。そして、水平方向の視線移動時に得られた少なくとも２枚のＭＲＩを重ね合わせる。重ね合わされた複数のＭＲＩの長軸Ｌ１の交点を回転中心Ｐとして求める。
【００８２】
同様にして、垂直方向の視線移動時に得られた少なくとも２枚のＭＲＩを重ね合わせる。重ね合わされた複数のＭＲＩの長軸Ｌ１の交点を回転中心Ｐとして求める。また、斜め４５度方向の視線移動時に得られた少なくとも２枚のＭＲＩを重ね合わせる。重ね合わされた複数のＭＲＩの長軸Ｌ１の交点を回転中心Ｐとして求める。
【００８３】
以上の結果、眼球の回転中心は、眼球の前後方向の長軸の中点から奥側に２．５ｍｍずれた位置となった。
【００８４】
図１９はＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩから眼球の最大回転角度を導出する方法を説明するための図である。
【００８５】
図１９に示すように、被験者２００が点「０」を注視したときの正規化されたＭＲＩと被験者２００の視線が最大限右向きになる場合の正規化されたＭＲＩとを重ね合わせる。そして、重ね合わされた２枚のＭＲＩにおいて、右および左の眼球の長軸Ｌ１がなす角度をそれぞれ右方向視線移動時の右および左の眼球の最大回転角度として求める。同様にして、左方向視線移動時の右および左の眼球の最大回転角度を求める。
【００８６】
また、被験者２００が点「０」を注視したときの正規化されたＭＲＩと被験者２００の視線が最大上向きになる場合の正規化されたＭＲＩとを重ね合わせることにより、上方向視線移動時の右および左の眼球の最大回転角度を求める。同様にして、下方向視線移動時の右および左の眼球の最大回転角度を求める。
【００８７】
以上の結果、右方向視線移動時の右の眼球および左の眼球の最大回転角度は、それぞれ約５３度および約４８度となり、左方向視線移動時の右の眼球および左の眼球の最大回転角度は、それぞれ約４８度および約５３度となった。
【００８８】
また、上方向視線移動時の右の眼球および左の眼球の最大回転角度は、共に約４０度となり、下方向視線移動時の右の眼球および左の眼球の最大回転角度は、共に約５３度となった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、ロボット、画像作成等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る眼球制御装置を備えたロボットの概略正面図である。
【図２】図１のロボットの頭部の横断面図である。
【図３】図１のロボットの縦断面図である。
【図４】図１のロボットの制御系を示すブロック図である。
【図５】左の眼球を側方から見た模式的縦断面図である。
【図６】左の眼球を上方から見た模式的横断面図である。
【図７】左の眼球を前方から見た模式的縦断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係るロボットにおける眼球制御動作の原理を説明するための図である。
【図９】第１の実施の形態に係るロボットの眼球制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の係る画像作成装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の画像作成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】眼球内の瞳の位置の決定方法を説明するための模式図でる。
【図１３】第２の実施の形態に係る画像作成装置により作成されたＣＧ画像の一例を示す図である。
【図１４】回転中心位置導出実験の方法を示す模式図である。
【図１５】回転中心位置導出実験に用いた視線方向提示用紙を示す図である。
【図１６】水平方向の視線移動時においてＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩを示す図である。
【図１７】垂直方向の視線移動時においてＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩを示す図である。
【図１８】ＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩから眼球の回転中心位置を導出する方法を説明するための図である。
【図１９】ＭＲＩ装置により取得されたＭＲＩから眼球の最大回転角度を導出する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  ロボット
１０，１００  頭部
１１Ｒ  右の眼球
１１Ｌ  左の眼球
１２Ｒ，１２Ｌ  レンズ
１４Ｒ  右眼回転駆動装置
１４Ｌ  左眼回転駆動装置
１５  制御装置
１６Ｒ  右眼回転中心調整装置
１６Ｌ  左眼回転中心調整装置
２０  頸部
２１  胴部
５０  画像作成装置
６１  眼
８１，１１０Ｒ，１１０Ｌ  眼球
８２  水晶体
１４０  回転軸
２００  被験者
３００  ＭＲＩ総値
４００  視線方向提示用紙
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＲＯＭ
５０３  ＲＡＭ
５０４  入力装置
５０５  表示装置
５０６  外部記憶装置
５０７  記録媒体駆動装置
５０８  入出力インタフェース
５０９  記録媒体
Ｐ  回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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