(57)【要約】  本技術は、簡単な構成で操作性を向上させることができるようにする検出装置および方法に関する。コンタクトレンズ型の視線検出装置はユーザの眼球に装着可能な形状とされている。また、視線検出装置には光を出力する発光部と、眼球表面で反射された光を受光する受光素子とが複数配置されている。受光素子は、発光部から出力され、眼球表面で反射された光を受光して、その受光量に応じた受光信号を出力する。信号処理部は、各受光素子の受光信号に基づいて、ユーザの視線を検出する。本技術は、コンタクトレンズ型の視線検出装置や表示装置に適用することができる。
2015008654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼球に装着可能な検出装置であって、
前記眼球から入射する光を受光する受光素子を備える検出装置。
【請求項２】
光を出力する発光素子をさらに備え、
前記受光素子は、前記発光素子近傍に設けられている
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記発光素子は複数の発光部からなり、
前記受光素子は前記発光部近傍に設けられている
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記受光素子は、前記発光部から出力されて前記眼球で反射された光を受光し、
前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部をさらに備える
請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記発光部は、情報を表示する表示画素である
請求項３に記載の検出装置。
【請求項６】
前記検出装置は、前記眼球に装着されたときに角膜全体を覆うようになされている
請求項２に記載の検出装置。
【請求項７】
前記検出装置が前記眼球に装着された状態において、前記眼球の瞳孔が移動可能な範囲の領域に対向する前記検出装置の領域に、前記発光部または前記受光素子の少なくとも一方が設けられている
請求項３に記載の検出装置。
【請求項８】
前記検出装置が前記眼球を覆う縦方向の幅よりも横方向の幅が広くなるようになされている
請求項２に記載の検出装置。
【請求項９】
前記検出装置における横方向の端近傍に、前記発光素子および前記受光素子とは異なる素子が配置されている
請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記検出装置は、前記眼球を有する頭部に対して前記検出装置を固定する構造を有している
請求項２に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求める
請求項４に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記信号処理部は、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出し、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出する
請求項１１に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の瞳孔の直径を求める
請求項４に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて生体の状態を検出する
請求項４に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記発光部は、所定波長の光を前記眼球に照射するか、または複数の異なる波長の光を順番に前記眼球に照射し、
前記信号処理部は、前記眼球に照射された前記所定波長の光または前記複数の異なる波長の光の前記受光素子における受光量に基づいて前記生体の状態を検出する
請求項１４に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記発光部は、情報を表示する表示画素であり、前記情報を表示する期間の後に、前記所定波長の光、または前記複数の異なる波長の光を前記眼球に照射する
請求項１５に記載の検出装置。
【請求項１７】
眼球から入射する光を受光する受光素子と、
前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部と
を備え、前記眼球に装着可能な検出装置の検出方法であって、
前記受光素子が前記眼球で反射された光を受光する受光ステップと、
前記信号処理部が、前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する検出ステップと
を含む検出方法。
【請求項１８】
前記検出装置に設けられた発光素子が光を出力する発光ステップをさらに含み、
前記受光ステップにおいて、前記受光素子は前記発光素子から出力され、前記眼球で反射された光を受光する
請求項１７に記載の検出方法。
【請求項１９】
前記信号処理部が、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求める算出ステップをさらに含む
請求項１８に記載の検出方法。
【請求項２０】
前記算出ステップにおいて、前記信号処理部は、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出し、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出する
請求項１９に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は検出装置および方法に関し、特に、簡単な構成で操作性を向上させることができるようにした検出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画面上のカーソルやポインタを動かすユーザインターフェースには、操作手段が必要である。また、カーソル等を移動させるためのユーザの操作を検出する方法として、カメラで撮影したユーザの手足や指の操作部位の動きを、画像内の操作部位の位置から検出する方法や、ユーザの手足や指に装着したジャイロセンサの信号から動きを検出する方法がある。【０００３】
このように、カーソルやポインタのユーザインターフェース操作にユーザの四肢や指などを利用する場合には、カメラやジャイロセンサなどの外部検出器が必要となる。【０００４】
また、ユーザの視線を利用してカーソルやポインタを動かす操作が行なわれる場合には、ユーザの眼球の動きを検出する必要がある。【０００５】
例えば、眼球の位置や運動を測定する方法として、磁界に置かれたコイルに、磁界とコイルのなす角に比例した電位が発生することを利用するサーチコイル法がある。サーチコイル法では、コンタクトレンズに検出コイルを組み込んで眼球に装着し、外部に水平垂直磁場を与える磁場コイルを設けて、外部から与えた磁場に対してコンタクトレンズに組み込んだ検出コイルに生じる誘導起電力を検出することで眼球の動きが検出される。【０００６】
また、眼球の位置や運動を測定する方法として、角膜部が網膜部に比べて10乃30μＶの正の電位を有することを利用して目の周囲に電極を貼り、電位差を検出するEOG（Electro oculography）法も知られている。【０００７】
その他、眼球の位置や運動を測定する方法として強膜反射法、角膜反射法、および瞳孔角膜反射法が知られている。【０００８】
強膜反射法は、目に当てた赤外光の反射率が白目と黒目で異なること利用して、外部に用意したカメラにより眼球で反射した光を撮影し、眼球運動を検出する方法である。【０００９】
また角膜反射法は、目に当てた赤外光LED（Light Emitting Diode）による角膜上の赤外LED光の虚像が、角膜と眼球の回転中心の違いにより、眼球運動に伴い平行移動するのを利用して、外部に用意したカメラにより眼球で反射した赤外LED光の虚像を撮影し、眼球運動を検出する方法である。【００１０】
瞳孔角膜反射法は、基本原理は角膜反射法と同じであるが瞳孔の中心を基準とする点で角膜反射法と異なる。すなわち、瞳孔角膜反射法は外部に用意したカメラで瞳孔の中心を検出し、赤外LED光の虚像の位置との差異から眼球運動を検出する方法である。【００１１】
ところで、小型な画像表示装置として、コンタクトレンズ型の表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この表示装置はユーザの眼球に装着されて使用されるので、ユーザの居場所によらず、ユーザに対して画像を提示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４７５２３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このようなコンタクトレンズ型の表示装置でカーソルやポインタを表示させてユーザ操作を行なおうとすると、上述した方法によりカーソルやポインタを動かすユーザインターフェースには、操作手段を検出するために外部検出装置が必要となる。【００１４】
コンタクトレンズ型の表示装置はユーザの眼球に装着されるためワイヤレスで使用されるが、カーソルやポインタを操作するために外部検出装置を用いることは、使用者であるユーザに余分な機器を持ち歩かせることになり負担となってしまう。【００１５】
例えば、カメラで撮影した動きを検出する方法では、カメラの画角内にユーザが位置する必要がありユーザの行動範囲が限られるため、表示装置を屋外に持ち出すことは困難である。また、操作距離が離れるとカメラ画面内の操作範囲が小さくなるため、相対的にユーザの動きを検出するための画素数が減ることから検出精度が低下してしまう。【００１６】
さらに、ジャイロセンサは相対位置を検出するため、ジャイロセンサでユーザの動きを検出する方法では、操作のたびに基準位置を指定する必要がある。【００１７】
サーチコイル法では、外部に水平垂直磁場を与える磁場コイルを設ける必要がある。また、サーチコイル法では、磁場コイルから出る磁界に対して検出コイルが移動することで生じる起電力を利用しているので、ユーザの頭部の位置が磁場コイルに対して動かないように固定する必要がある。【００１８】
EOG法は検出範囲が広く、ユーザが目を閉じていても眼球の動きを検出することができるが、外部の電磁ノイズに弱いため検出精度は低く、１度以下の精度で検出することができない。【００１９】
強膜反射法、角膜反射法、および瞳孔角膜反射法は、何れも人体への負担は少ないが、これらの方法では外部にカメラを用意する必要がある。また環境光の影響に弱いので、検出精度を上げるには外乱光が少ない環境を用意する必要がある。【００２０】
さらに、外部からユーザをカメラで撮影して眼球の動きを検出する方法では、ユーザが目を閉じていると眼球を検出することが不可能であるので、ユーザが目を閉じている間はユーザインターフェースの操作をすることができない。【００２１】
以上のように、上述した技術では外部検出装置を用いずに、簡単な構成でコンタクトレンズ型の表示装置の操作性を向上させることができなかった。【００２２】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で操作性を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本技術の一側面の検出装置は、眼球に装着可能な検出装置であって、前記眼球から入射する光を受光する受光素子を備える。【００２４】
検出装置には、光を出力する発光素子をさらに設け、前記受光素子を、前記発光素子近傍に設けることができる。【００２５】
前記発光素子を複数の発光部から構成し、前記受光素子を前記発光部近傍に設けることができる。【００２６】
前記受光素子には、前記発光部から出力されて前記眼球で反射された光を受光させ、前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部をさらに設けることができる。【００２７】
前記発光部を、情報を表示する表示画素とすることができる。【００２８】
前記検出装置を、前記眼球に装着されたときに角膜全体を覆うようにすることができる。【００２９】
前記検出装置が前記眼球に装着された状態において、前記眼球の瞳孔が移動可能な範囲の領域に対向する前記検出装置の領域に、前記発光部または前記受光素子の少なくとも一方が設けられているようにすることができる。【００３０】
前記検出装置が前記眼球を覆う縦方向の幅よりも横方向の幅が広くなるようにすることができる。【００３１】
前記検出装置における横方向の端近傍に、前記発光素子および前記受光素子とは異なる素子を配置することができる。【００３２】
前記検出装置が、前記眼球を有する頭部に対して前記検出装置を固定する構造を有するようにすることができる。【００３３】
前記信号処理部には、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求めさせることができる。【００３４】
前記信号処理部には、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出させ、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出させることができる。【００３５】
前記信号処理部には、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の瞳孔の直径を求めさせることができる。【００３６】
前記信号処理部には、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて生体の状態を検出させることができる。【００３７】
前記発光部には、所定波長の光を前記眼球に照射させるか、または複数の異なる波長の光を順番に前記眼球に照射させ、前記信号処理部には、前記眼球に照射された前記所定波長の光または前記複数の異なる波長の光の前記受光素子における受光量に基づいて前記生体の状態を検出させることができる。【００３８】
前記発光部を、情報を表示する表示画素とし、前記発光部には前記情報を表示する期間の後に、前記所定波長の光、または前記複数の異なる波長の光を前記眼球に照射させることができる。【００３９】
本技術の一側面の検出方法は、眼球から入射する光を受光する受光素子と、前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部とを備え、前記眼球に装着可能な検出装置の検出方法であって、前記受光素子が前記眼球で反射された光を受光する受光ステップと、前記信号処理部が、前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する検出ステップとを含む。【００４０】
前記検出装置に設けられた発光素子が光を出力する発光ステップをさらに含み、前記受光ステップにおいて、前記受光素子には前記発光素子から出力され、前記眼球で反射された光を受光させることができる。【００４１】
前記信号処理部が、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求める算出ステップをさらに含むことができる。【００４２】
前記算出ステップにおいて、前記信号処理部に、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出し、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出させることができる。【００４３】
本技術の一側面においては、眼球から入射する光を受光する受光素子を備え、前記眼球に装着可能な検出装置において、前記受光素子により前記眼球で反射された光が受光される。
【発明の効果】
【００４４】
本技術の一側面によれば、簡単な構成で操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】表示装置の外観の構成例を示す図である。
【図２】表示装置の構成例を示す図である。
【図３】表示領域の構成例を示す図である。
【図４】視線検出について説明する図である。
【図５】視線検出について説明する図である。
【図６】注視位置の検出について説明する図である。
【図７】制御装置による処理について説明する図である。
【図８】心拍の拍動を示す図である。
【図９】眼球を示す図である。
【図１０】瞳孔の移動範囲について説明する図である。
【図１１】キャリブレーション処理を説明するフローチャートである。
【図１２】視線検出処理を説明するフローチャートである。
【図１３】生体状態検出処理を説明するフローチャートである。
【図１４】表示装置の他の構成例を示す図である。
【図１５】表示装置の装着状態を示す図である。
【図１６】表示装置の凸部について説明する図である。
【図１７】表示装置の高摩擦部について説明する図である。
【図１８】表示装置の凸部または高摩擦部の領域について説明する図である。
【図１９】表示領域の他の構成例を示す図である。
【図２０】表示領域の他の構成例を示す図である。
【図２１】表示領域の他の構成例を示す図である。
【図２２】表示装置の他の構成例を示す図である。
【図２３】視線検出装置の構成例を示す図である。
【図２４】検出領域の構成例を示す図である。
【図２５】キャリブレーション処理を説明するフローチャートである。
【図２６】視線検出処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
【００４７】
〈第１の実施の形態〉
〈コンタクトレンズ型の表示装置の構成例〉
本技術は、コンタクトレンズ型の表示装置に関するものである。コンタクトレンズ型の表示装置はユーザの眼球に装着されてワイヤレスで使用されるため、表示装置としての機能で使用する際には、ユーザは表示装置を装着したまま自由に歩き回るなどの動作が可能である。しかし、表示される画面内の情報に対してカーソルやポインタなどの選択移動操作をカメラや検出装置等の外部機器にて行うことは、使用者に負担を与えたり制約を与えたりすることになる。
【００４８】
そこで、本技術では、画像を表示する表示素子近傍に受光素子を設けることで、表示装置以外に外部の装置を必要とせずにカーソルやポインタなどの操作を行うためのユーザインターフェースを実現することができるようにした。
【００４９】
コンタクトレンズ型の表示装置では、表示素子が発する光の眼球表面における反射光が受光素子で検出される。この場合、眼球表面の白目や虹彩では反射光が検出される。これに対して瞳孔部では眼球内に光が透過するため反射光が少ない。そこで、反射光の弱い部分が瞳孔として検知され、検知された瞳孔の動きから視線が検出される。
【００５０】
これにより、眼球の向いている方位を特定することが可能となるので、外部装置を用いずにカーソルやポインタなどの操作を行うためのユーザインターフェースを提供することが可能となり、簡単な構成で表示装置の操作性を向上させることができる。
【００５１】
次に、本技術を適用したコンタクトレンズ型の表示装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００５２】
コンタクトレンズ型の表示装置は、図１に示すようにユーザの眼球に装着される。
【００５３】
図１では、ユーザの眼球ＥＹ１１の表面にコンタクトレンズ型の表示装置１１が装着されている。表示装置１１は、いわゆるコンタクトレンズのように、ユーザの眼球ＥＹ１１に装着したり、離脱したりすることが可能な形状となっている。
【００５４】
このような表示装置１１は、例えば図２に示すように構成される。
【００５５】
すなわち、表示装置１１は表示領域２１、給電アンテナ２２、信号アンテナ２３、発電部２４、センサ２５、信号処理部２６、および表示素子駆動部２７から構成される。
【００５６】
なお、図２は表示装置１１を図１中、左から右方向に見た図、つまり表示装置１１を装着したユーザを正面から見た図であり、図２では表示装置１１は円形状となっている。
【００５７】
表示領域２１は、ユーザに対して提示する画像や文字等の情報を表示する複数の表示画素からなる表示素子と、表示画素に隣接して配置され、ユーザの眼球表面で反射した光を受光する受光素子とを有している。
【００５８】
給電アンテナ２２は、表示領域２１を囲むように設けられており、外部から供給される磁界または電界による誘導起電力を受ける。信号アンテナ２３は、ユーザの視線に基づいてユーザインターフェース操作を行なった結果などの信号処理部２６から供給された情報を外部に送信したり、表示画素に表示する情報などの外部から送信されてきた情報を受信して信号処理部２６に供給したりする。
【００５９】
発電部２４は、外部からの磁界等による電磁誘導によって給電アンテナ２２で生じた誘導電流を整流することで電力を得て蓄電し、表示装置１１の各部に電力を供給する。なお、発電部２４が所定方法により自ら発電を行なう場合や、充電池を有している場合には、表示装置１１に給電アンテナ２２を設けなくてもよい。
【００６０】
センサ２５は、ジャイロセンサまたは重力センサなどからなり、表示装置１１が装着されたユーザの姿勢や動きを検出し、その検出結果を信号処理部２６に供給する。例えばセンサ２５により、ユーザの頭部の動きが検出される。
【００６１】
信号処理部２６は、表示装置１１全体を制御する。例えば信号処理部２６は、表示領域２１の受光素子から供給された信号に基づいて、表示装置１１の各領域に配置された受光素子における光の受光量の違い（差）を検出することで、ユーザの視線を検出する。また、信号処理部２６は、センサ２５から供給された検出結果や、視線の検出結果、信号アンテナ２３により受信された情報などに基づいて表示素子駆動部２７を制御し、表示領域２１に画像等を表示させる。
【００６２】
具体的には、例えば表示装置１１がユーザの眼球に対して回転した場合、センサ２５ではその回転方向と回転量を検出することができる。そこで、信号処理部２６は表示素子駆動部２７を制御して、センサ２５から供給された眼球に対する表示装置１１の回転方向とは逆方向に表示装置１１の回転量だけ、表示領域２１に表示されている画像を回転させる。これにより、表示装置１１がユーザの眼球上で回転してしまうことがあっても、その結果生じる画像の回転を補正し、ユーザに対して画像を見やすく提示することができる。
【００６３】
表示素子駆動部２７は、信号処理部２６の制御にしたがって表示領域２１の表示素子を駆動させ、画像を表示させたり、表示領域２１の受光素子から供給された信号を信号処理部２６に供給したりする。なお、以下、表示領域２１の受光素子から出力される、受光素子の受光量に応じた信号を受光信号と称することとする。
【００６４】
また、表示装置１１の表示領域２１は、例えば図３に示すように構成される。なお、図３は、図１中、奥行き方向に表示装置１１を見たときの表示装置１１の断面の一部を示している。
【００６５】
図３では表示装置１１の表示領域２１には、画像等の情報を表示する表示画素５１−１乃至表示画素５１−７と、ユーザの眼球表面から入射する反射光を受光する受光素子５２−１乃至受光素子５２−７とが設けられている。そして、表示画素５１−１乃至表示画素５１−７からなる１つの表示デバイスが表示素子５３とされる。
【００６６】
なお、以下、表示画素５１−１乃至表示画素５１−７を特に区別する必要のない場合、単に表示画素５１とも称する。また、以下、受光素子５２−１乃至受光素子５２−７を特に区別する必要のない場合、単に受光素子５２とも称する。
【００６７】
表示素子５３は、例えば液晶表示素子や有機エレクトロルミネッセンス（OLED(Organic Light Emitting Diode)）表示素子などから構成される。図３の例では、表示装置１１の図中、右側、つまりユーザの眼球側に縦方向に表示画素５１と受光素子５２とが交互に並べられて配置されている。したがって、例えば図２では、表示領域２１内の図２中、縦方向および横方向に表示画素５１と受光素子５２とが交互に並べられて配置される。
【００６８】
また、表示装置１１における表示画素５１と受光素子５２の図中、左側、つまり表示装置１１の外界側には潤滑層５４が設けられている。潤滑層５４は例えば透明な合成樹脂などからなり、この潤滑層５４によって、ユーザが表示装置１１を目に装着したときに、ユーザの瞼が円滑に移動できるようになされている。
【００６９】
なお、図３では、表示画素５１と受光素子５２が密着している例について説明したが、これらの表示画素５１と受光素子５２は必ずしも密着している必要はなく、表示画素５１と受光素子５２の間に隙間が設けられていてもよい。また、図３では、１つの表示画素５１に対して１つの受光素子５２が設けられているが、複数の表示画素５１に対して１つの受光素子５２が設けられるようにしてもよい。
【００７０】
〈視線検出について〉
続いて、表示装置１１によるユーザの視線の検出について説明する。
【００７１】
例えば、図４に示すようにユーザの眼球ＥＹ１１に装着された表示装置１１に、表示画素５１−１乃至表示画素５１−１１と、受光素子５２−１乃至受光素子５２−１２が設けられているとする。また、表示装置１１の表示領域２１のうち、ユーザの眼球ＥＹ１１における瞳孔ＢＥ１１とは異なる部位、例えば白目や虹彩の部分と対向している領域を領域Ａとし、表示領域２１のうち、瞳孔ＢＥ１１と対向している領域を領域Ｂとする。
【００７２】
このような領域Ａと領域Ｂに設けられた各表示画素５１が発光すると、図中、実線の矢印で表されるように、表示画素５１から射出された光は眼球ＥＹ１１に向かって進み、眼球ＥＹ１１に到達する。
【００７３】
例えば、表示画素５１から出力された光のうち、眼球ＥＹ１１における白目や虹彩などの不透明な部分に入射した光は、眼球ＥＹ１１の表面で吸収および反射される。したがって、領域Ａでは表示画素５１から出力された光の一部は、点線の矢印で表されるように眼球ＥＹ１１表面で反射されて受光素子５２により受光（検出）される。
【００７４】
これに対して、瞳孔ＢＥ１１は透明であるので、表示画素５１から出力された光のうち、瞳孔ＢＥ１１に入射した光は瞳孔ＢＥ１１において殆ど反射されず、眼球ＥＹ１１内の網膜へと到達し、網膜で吸収される。すなわち、図中、実線の矢印で表されるように領域Ｂでは表示画素５１から出力された光は、眼球ＥＹ１１表面で殆ど反射されることなく網膜に吸収される。したがって、領域Ｂでは、受光素子５２において表示画素５１から出力された光は殆ど検出されない。
【００７５】
このように、各受光素子５２により受光された表示画素５１からの光の量の違い（差）を検出することによって、眼球ＥＹ１１（瞳孔ＢＥ１１）が向いている方向を示す眼球ＥＹ１１の方位、つまりユーザの視線の方向を特定することができる。特に各時刻におけるユーザの視線の方向を特定することができれば、眼球の動き、つまり視線の動きを検出することができ、その視線の動きからユーザの心理状況や感情を推定することもできる。
【００７６】
なお、厳密には、眼球ＥＹ１１の何れの界面においても僅かな反射は生じるが、領域Ａでの反射光の光量に対して、領域Ｂでの反射光の光量は非常に少なくなるため、領域Ａと領域Ｂの判別は十分に可能である。
【００７７】
また、ユーザが目を閉じている状態では、受光素子５２には、表示画素５１から出力され、眼球ＥＹ１１において反射した光のみが入射する。一方、ユーザが目を開けている場合、表示領域２１がある程度光を透過させるときには、受光素子５２には表示画素５１から出力された光の他、外部から表示領域２１を通って眼球ＥＹ１１に入射し、眼球ＥＹ１１で反射された環境光も入射することになる。
【００７８】
しかし、このような場合においても、眼球ＥＹ１１のうちの白目や虹彩などの不透明な部位に入射した環境光は、眼球ＥＹ１１で反射されて受光素子５２に入射するのに対して、眼球ＥＹ１１のうち瞳孔ＢＥ１１に入射した環境光は、その殆どが瞳孔ＢＥ１１を透過して網膜に到達する。つまり、瞳孔ＢＥ１１に入射した環境光は殆ど反射せず、受光素子５２での環境光の受光量も少なくなる。そのため、ユーザが目を開けていても閉じていても、領域Ａと領域Ｂの判別は十分に可能である。
【００７９】
具体的には、例えば図５の矢印Ｑ１１に示すように、ユーザが正面を向いている場合には、信号処理部２６では矢印Ｑ１２に示す受光信号マップが得られる。
【００８０】
例えば、矢印Ｑ１２に示す受光信号マップは、各受光素子５２において受光された光の光量を示す画像データとされる。また、受光信号マップ上の各円の濃淡は、受光信号マップ上におけるそれらの円と同じ位置関係にある表示領域２１上の受光素子５２から出力された受光信号の値を示している。
【００８１】
例えば受光信号マップ上の円が明るいほど、その円に対応する受光素子５２の受光量が多く、受光信号の値が大きいことを示している。また、この例では、受光素子５２は表示領域２１上にアレイ状に配置されているので、受光信号マップ上においても各受光素子５２に対応する円が縦方向および横方向に並べられて配置されている。
【００８２】
矢印Ｑ１１に示す状態では、瞳孔ＢＥ１１は図中、左方向を向いているので、ユーザの視線方向はほぼ正面の方向となっている。そのため、矢印Ｑ１２に示す受光信号マップでは、瞳孔ＢＥ１１に対応する受光信号マップのほぼ中央の領域が周囲の領域と比べて暗くなっており、その暗くなっている領域は瞳孔ＢＥ１１と同じ円形状となっている。これは、上述したように瞳孔ＢＥ１１では殆ど反射が生じないからである。
【００８３】
また、受光信号マップでは、瞳孔ＢＥ１１に対応する中央の領域の周囲の領域は、眼球ＥＹ１１における白目や虹彩などの反射光の光量が多い部分の位置を示している。
【００８４】
表示装置１１では、アレイ状に並べられた各受光素子５２の間隔は設計段階で確定しているので、受光信号マップに基づいて瞳孔ＢＥ１１の中心位置、つまり視線の方向を容易に算出することができる。
【００８５】
例えばユーザの視線方向の検出結果は、表示装置１１の眼球ＥＹ１１と接する領域における、瞳孔ＢＥ１１の中心が向けられている位置、つまり瞳孔ＢＥ１１の中心と接している位置（以下、視線位置とも称する）などとされる。したがって、例えば矢印Ｑ１１に示す例では、表示装置１１のほぼ中央の位置が視線位置とされる。
【００８６】
また、表示装置１１では、受光信号マップから瞳孔ＢＥ１１の直径も算出することが可能である。例えば受光信号の値が所定値以下である領域が瞳孔ＢＥ１１の領域とされ、その領域の直径が瞳孔ＢＥ１１の直径とされる。
【００８７】
また、矢印Ｑ１３に示すように、ユーザがやや上方を向いている場合には、信号処理部２６では矢印Ｑ１４に示す受光信号マップが得られる。
【００８８】
矢印Ｑ１３に示す状態では、瞳孔ＢＥ１１は図中、やや上方向を向いているので、ユーザの視線方向はやや上方向となっている。そのため、矢印Ｑ１４に示す受光信号マップでは、瞳孔ＢＥ１１に対応する受光信号マップの領域は矢印Ｑ１２に示した受光信号マップにおける場合と比べてやや上方向に位置している。
【００８９】
このように、信号処理部２６では、各受光素子５２から出力される受光信号から得られる受光信号マップに基づいて瞳孔ＢＥ１１の位置を検出することで、視線位置、つまり眼球ＥＹ１１の方位を求めることができる。さらに、信号処理部２６では眼球ＥＹ１１の方位から、表示領域２１に表示されている画像上、または実空間上のユーザが注視している対象物の上下左右の位置を算出することができる。
【００９０】
〈注視位置までの距離について〉
また、表示装置１１では、受光信号マップに基づいて、ユーザが注視している対象物までの距離を求めることもできる。
【００９１】
ここで、図６を参照して、ユーザの左右の眼球の方位に基づいて、注視位置までの距離を検出する原理について説明する。
【００９２】
例えば、図６に示すように、ユーザが左の眼球ＥＹ２１Ｌ（左眼）に表示装置ＤＰ１１Ｌを装着し、右の眼球ＥＹ２１Ｒ（右眼）に表示装置ＤＰ１１Ｒを装着した状態で、所定の対象物ＯＢ１１または対象物ＯＢ１２を注視したとする。
【００９３】
ここで、表示装置ＤＰ１１Ｌおよび表示装置ＤＰ１１Ｒは、それぞれ表示装置１１に対応する装置である。
【００９４】
また、図６では対象物ＯＢ１１が注視位置ＡＴ１１にあり、対象物ＯＢ１２が注視位置ＡＴ１２にある。そして、ユーザから注視位置ＡＴ１１までの距離は、ユーザから注視位置ＡＴ１２までの距離よりも長くなっている。つまり、注視位置ＡＴ１１が注視位置ＡＴ１２よりも、よりユーザから遠い位置にある。
【００９５】
一般的に人が何かを見る際には、物体までの距離に応じて左右の目に輻輳が生じる。つまり、左右の眼球がそれぞれ内側に回転し、その回転角度は注視している物体までの距離によって変化する。
【００９６】
例えば図中、左側に示す例では、ユーザは、ほぼ正面の注視位置ＡＴ１１にある対象物ＯＢ１１を注視している。この例では、ユーザの左の眼球ＥＹ２１Ｌの瞳孔ＢＥ２１Ｌの中心および対象物ＯＢ１１を結ぶ直線と、右の眼球ＥＹ２１Ｒの瞳孔ＢＥ２１Ｒの中心および対象物ＯＢ１１を結ぶ直線とがなす角度が、対象物ＯＢ１１を見ているユーザの輻輳角度となる。この輻輳角度は、ユーザの左右の目の輻輳量を示している。
【００９７】
このようにユーザが対象物ＯＢ１１を見ているときには、左の眼球ＥＹ２１Ｌに装着された表示装置ＤＰ１１Ｌでは左目の受光信号マップＲＭ１１Ｌが得られ、右の眼球ＥＹ２１Ｒに装着された表示装置ＤＰ１１Ｒでは右目の受光信号マップＲＭ１１Ｒが得られる。
【００９８】
受光信号マップＲＭ１１Ｌおよび受光信号マップＲＭ１１Ｒから、ユーザの左右の瞳孔ＢＥ２１Ｌおよび瞳孔ＢＥ２１Ｒは、ユーザから見てやや内側を向いていることが分かる。
【００９９】
また、例えば図中、右側に示す例では、ユーザは、ほぼ正面の注視位置ＡＴ１２にある対象物ＯＢ１２を注視している。この例では、ユーザの左の眼球ＥＹ２１Ｌの瞳孔ＢＥ２１Ｌの中心および対象物ＯＢ１２を結ぶ直線と、右の眼球ＥＹ２１Ｒの瞳孔ＢＥ２１Ｒの中心および対象物ＯＢ１２を結ぶ直線とがなす角度が、対象物ＯＢ１２を見ているユーザの輻輳角度となる。
【０１００】
このようにユーザが対象物ＯＢ１２を見ているときには、左の眼球ＥＹ２１Ｌに装着された表示装置ＤＰ１１Ｌでは左目の受光信号マップＲＭ１２Ｌが得られ、右の眼球ＥＹ２１Ｒに装着された表示装置ＤＰ１１Ｒでは右目の受光信号マップＲＭ１２Ｒが得られる。
【０１０１】
図６に示す例から分かるように、ユーザから注視している対象物までの距離が短くなるほど、その対象物を見るときのユーザの輻輳角度は大きくなる。例えば図６の例では、対象物ＯＢ１１を見ているときの輻輳角度よりも、対象物ＯＢ１２を見ているときの輻輳角度がより大きくなっている。
【０１０２】
また、この輻輳角度の変化に伴って、受光信号マップにおけるユーザの瞳孔位置（視線位置）も変化する。図６の例では、受光信号マップにおいて対象物ＯＢ１１を見ているときの瞳孔位置よりも、対象物ＯＢ１２を見ているときの瞳孔位置がよりユーザの内側（ユーザの中心側）に位置していることが分かる。
【０１０３】
表示装置１１では、受光素子５２での光の検出結果から得られる対となる左右の眼球の方位、すなわち受光信号マップ上の瞳孔位置からユーザの左右の目の輻輳角度を算出することが可能であり、得られた輻輳角度から注視物体までの距離と、注視物体の上下左右の位置を求めることができる。
【０１０４】
このように注視物体までの距離を求めることができれば、左右方向だけでなく奥行き方向の位置も区別することができる。したがって、例えば左右の目に視差のある画像やボタン等を表示したときに、奥行きのある操作を実現することができる。
【０１０５】
なお、輻輳角度は、例えば表示装置ＤＰ１１Ｌと表示装置ＤＰ１１Ｒにおいて、それぞれ自身が有する受光素子５２の受光信号から得られた受光信号マップのみが用いられて算出されるようにしてもよいし、左右の目の受光信号マップから算出されるようにしてもよい。
【０１０６】
左右の目の受光信号マップから輻輳角度が算出される場合、例えば表示装置ＤＰ１１Ｌは表示装置ＤＰ１１Ｒと通信し、表示装置ＤＰ１１Ｒで得られた受光信号マップを受信する。そして、表示装置ＤＰ１１Ｌは、表示装置ＤＰ１１Ｌで得られた受光信号マップと、表示装置ＤＰ１１Ｒから受信した受光信号マップとから輻輳角度を算出し、得られた輻輳角度を表示装置ＤＰ１１Ｒに送信する。輻輳角度の算出時には、左目の受光信号マップにおける瞳孔位置を示す眼球の方位と、右目の受光信号マップにおける瞳孔位置を示す眼球の方位とから輻輳角度が算出される。
【０１０７】
これにより、表示装置ＤＰ１１Ｌと表示装置ＤＰ１１Ｒにおいて、共通の輻輳角度を得ることができる。この場合、信号処理部２６により輻輳角度の算出が行なわれ、信号アンテナ２３により輻輳角度の送受信が行なわれる。また、信号処理部２６は、必要に応じて輻輳角度を用いて注視物体までの距離と、注視物体の上下左右の位置を求める。これらの注視物体までの距離等が表示装置ＤＰ１１Ｌから表示装置ＤＰ１１Ｒに送信されてもよい。
【０１０８】
さらに、左右の表示装置ＤＰ１１Ｌと表示装置ＤＰ１１Ｒが、それぞれ１つの受光信号マップに基づいて輻輳角度を算出する場合、左目または右目の受光信号マップにおける瞳孔位置に基づいて、輻輳角度が算出される。そのため、対象物がユーザの正面にないときには、表示装置ＤＰ１１Ｌと表示装置ＤＰ１１Ｒで得られる輻輳角度が異なる角度となる。つまり、左右で非対称な輻輳角度となる。しかし、左右それぞれの輻輳角度から、対象物体までの距離や対象物体の左右上下の位置を求めることが可能である。
【０１０９】
なお、表示装置ＤＰ１１Ｌで得られた受光信号マップと、表示装置ＤＰ１１Ｒで得られた受光信号マップとに基づいて、他の装置が輻輳角度を算出するようにしてもよい。
【０１１０】
そのような場合、例えば図７に示すように、制御装置８１が表示装置ＤＰ１１Ｌおよび表示装置ＤＰ１１Ｒと通信し、受光信号マップを受信する。
【０１１１】
そして、制御装置８１は、表示装置ＤＰ１１Ｌから受信した受光信号マップと、表示装置ＤＰ１１Ｒから受信した受光信号マップとに基づいて輻輳角度を算出し、得られた輻輳角度を表示装置ＤＰ１１Ｌおよび表示装置ＤＰ１１Ｒに送信する。
【０１１２】
なお、制御装置８１が輻輳角度に基づいて、対象物体までの距離や対象物体の位置などを算出し、表示装置ＤＰ１１Ｌおよび表示装置ＤＰ１１Ｒに送信するようにしてもよい。
【０１１３】
以上のように、表示装置１１によれば、眼球からの反射光を直接受光して眼球の動き、つまり各時刻における眼球の方位（視線位置）を検出することができる。特に、表示領域２１に複数の受光素子５２を設けることで、眼球の微小な動きを精度よく検出することが可能となる。
【０１１４】
〈マイクロサッカードの検出について〉
ところで、眼球運動にはサッカードと呼ばれる微動があることが知られている。特に視線が留まっている間の無意識の眼球運動の中で、１回の動きの幅が最も大きいものはマイクロサッカードと呼ばれている。
【０１１５】
このような眼球の微動の向きは不規則ではなく、例え視線が別の場所に向いていたとしても、密かに注意を向けている物体の方に偏っており、マイクロサッカードには人の隠れた考えや欲望が表れていると考えられている。
【０１１６】
そこで、表示装置１１においてマイクロサッカードを検出すれば、ユーザが注視している対象物だけでなく、ユーザが潜在的に興味を持っている対象物を特定することが可能となる。
【０１１７】
具体的には、例えば信号処理部２６は、各時刻における受光信号マップに基づいて、それらの各時刻における眼球の方位、つまり視線位置を検出する。このとき、所定の期間において殆どの時刻で同じ視線位置が検出された場合、その視線位置がユーザの注視している位置、つまりユーザが注目している対象物の位置である。
【０１１８】
また、信号処理部２６は、上述した所定の期間において、ユーザが注視している位置とは異なる視線位置のうち、眼球の方位の動き量が最も大きかった時刻の視線位置を、ユーザが潜在的に興味を持っている対象物の位置とする。つまり、最も大きかった眼球の動きがマイクロサッカードとして検出される。
【０１１９】
〈生態状態の検出について〉
また、表示装置１１では、生体の状態を検出することも可能である。
【０１２０】
例えば表示装置１１では、生体の状態としてユーザの心拍の拍動を検出することができる。以下、拍動を検出する原理について説明する。
【０１２１】
表示装置１１では、表示画素５１が所定波長の光を出力し、その光の眼球表面における反射により生じた反射光を受光素子５２が受光する。そして、信号処理部２６は、表示素子駆動部２７を介して受光素子５２から供給された受光信号の値に基づいて、表示装置１１を装着しているユーザの心拍の拍動を検出する。
【０１２２】
例えば、心拍の拍動は図８に示すように周期的に生じ、拍動の時間は周期に対して短く、拍動のタイミングで血流が生じている。なお、図８において、横軸は時間を示しており、縦軸は受光信号の値、つまり血流の量を示している。
【０１２３】
図８では、血流量が急峻に変化している部分が拍動の部分であり、拍動が周期的に生じていることが分かる。
【０１２４】
拍動で血流が多いタイミングでは、毛細血管を流れる血液が多くなるため、血流の有無から拍動を検出することが可能となる。眼球には毛細血管が通っており、心拍の拍動に合わせて血流がある。
【０１２５】
血液中の成分であるオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンでは光吸収の分光特性が異なり、805nmよりも短波長側ではデオキシヘモグロビンの方が高い吸光係数となり、805nmよりも長波長側ではオキシヘモグロビンの方が高い吸光係数となる。
【０１２６】
そこで、信号処理部２６は表示素子駆動部２７を制御して、表示画素５１から805nmよりも波長の短い所定波長の光と、805nmよりも波長の長い所定波長の光とを順番（交互）に出力させる。また、信号処理部２６は表示画素５１から出力され、眼球表面で反射した光を受光素子５２に受光させる。ここで、805nmよりも波長の短い光は、可視光とされてもよい。
【０１２７】
そして、信号処理部２６は、短い波長の光を出力したときに得られた受光信号の値と、長い波長の光を出力したときに得られた受光信号の値との差分を求めることで、血液中にオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンのどちらの成分が多く含まれているかを特定する。さらに、信号処理部２６は、受光信号の差分から得られた特定結果と、所定期間における各時刻の受光信号の値の変化、つまり受光素子５２で受光される反射光の強度の時間変動とに基づいて血流（血流量の変化）を検出し、血流の検出結果から拍動を求める。
【０１２８】
血液中のヘモグロビンは、特定波長帯の光に強い吸収スペクトルを有しており、その特定波長帯の光を照射したときの血液（血管）での反射光は、血管の容量変動によって変化するヘモグロビンの量に応じて変化する。そのため、眼球（毛細血管）表面に照射した光の反射光の強度から血流量を検出することができる。
【０１２９】
なお、血流量自体が生体の状態として信号処理部２６により検出されてもよい。
【０１３０】
また、表示装置１１では、眼球の充血度合いを検出することも可能である。
【０１３１】
眼球の充血は、何らかの影響を原因として白目表面の血管が拡張して浮き上がってしまうために目が赤く充血して見える現象であり、充血時には正常時よりも血液が流れる量が多くなっている。
【０１３２】
例えば、目の表面が細菌やウイルスの感染から結膜炎を起こした場合などに目が充血してしまう。また、パーソナルコンピュータやテレビゲーム、読書のし過ぎなどの目の酷使や、コンタクトレンズの影響、目の休養が十分になされていない場合に、目に酸素や栄養分を補足するために血液を多く送り込もうとして血管が拡張するといったことも、目が充血する原因となる。
【０１３３】
表示装置１１の信号処理部２６は、上述した心拍の拍動の検出において説明した場合と同様の処理を行なって、ユーザの眼球における血流量を検出し、正常時の血流量と、検出した血流量とを比較することで、充血度合いを求める。このように、血流量の差分を求めるなど、血流量を比較することで、正常時よりも血液の流れる量が多いことを検出することができる。なお、正常時の血流量は、予め定められた値とされてもよいし、過去の血流量から求められた値とされてもよい。
【０１３４】
表示装置１１がユーザの目の充血度合いを検出することにより、眼球が疲労や病気で正常でないことを判断することが可能となる。
【０１３５】
以上のように、表示装置１１が心拍や充血度合いなどの生体の状態（人体の状況）を検出することで、その検出結果を様々なアプリケーションプログラム等に利用することができるようになる。
【０１３６】
例えば、ユーザが驚いたり興奮したりして心拍が上昇することを表示装置１１が検出し、さらに、表示装置１１がその驚きや興奮の対象物を、ユーザの視線（眼球の動き）とマイクロサッカードの検出結果から特定することが可能となる。
【０１３７】
〈表示領域について〉
ところで、表示装置１１は、図９に示す眼球の角膜よりも広い範囲を覆う構造とされている。図９では、眼球ＥＹ３１において斜線が施された部分が角膜ＣＯ１１を表している。
【０１３８】
表示装置１１は眼球ＥＹ３１に装着されたときに、表示装置１１により角膜ＣＯ１１全体が覆われるような大きさおよび形状とされる。
【０１３９】
また、例えば図１０の上側に示すように、ユーザが正面を見ている状態では、眼球ＥＹ１１の瞳孔ＢＥ１１も正面を向いている。なお、図１０において図４における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１４０】
図１０の上側に示す例では、瞳孔ＢＥ１１が正面を向いている状態であり、表示装置１１の各表示画素５１から出力された光は眼球ＥＹ１１へと向かって進む。
【０１４１】
なお、図中、実線の矢印は表示画素５１から出力された光のうち、瞳孔ＢＥ１１を通って網膜に到達した光を表している。また、図中、点線の矢印は表示画素５１から出力された光のうち、瞳孔ＢＥ１１を通らずに眼球ＥＹ１１で吸収または反射される光が、仮に眼球ＥＹ１１表面で吸収も反射もされずに網膜に到達したとしたときの光線を表している。
【０１４２】
図中、上側の例では、表示装置１１における瞳孔ＢＥ１１に対向する領域にある表示画素５１から出力された光が網膜に到達し、瞳孔ＢＥ１１とは異なる部分に対向する領域にある表示画素５１から出力された光は網膜には到達しないことが分かる。
【０１４３】
また、図中、下側にはユーザが上方を向いているときの眼球ＥＹ１１の状態が示されている。この例では、図中、上側の例と比較して瞳孔ＢＥ１１が表示装置１１の端方向（周囲方向）に移動しており、表示装置１１の上端付近にある表示画素５１から出力された光が瞳孔ＢＥ１１を通って網膜に到達していることが分かる。また、表示装置１１の中央付近にある表示画素５１から出力された光は瞳孔ＢＥ１１を通らず、眼球ＥＹ１１表面で反射または吸収されることが分かる。
【０１４４】
表示装置１１では、表示装置１１全体の領域のうち、図１０に示すように眼球ＥＹ１１の移動に伴って瞳孔ＢＥ１１が移動可能な範囲、より詳細には日常生活で使う瞳孔ＢＥ１１の移動範囲の領域に対向する領域全体に表示画素５１と受光素子５２が設けられる。換言すれば、眼球ＥＹ１１がどの方向を向いているときでも、瞳孔ＢＥ１１と対向する表示装置１１の領域近傍に表示画素５１と受光素子５２が配置されているようになされる。
【０１４５】
これにより、ユーザインターフェース操作の際に眼球ＥＹ１１が移動しても、表示画素５１により表示される情報が欠けることで情報が減少することを回避することが可能となる。すなわち、ユーザの視線がどの方向に向けられていても、表示画素５１によりユーザに対して情報を提示することができるとともに、受光素子５２によりユーザの視線位置を検出することができる。この場合、ユーザの全視野から画像を表示するための光が発せられ、ユーザの視界全体に画像が表示されることになる。
【０１４６】
なお、表示装置１１の中央よりも広い範囲（瞳孔の移動範囲）の領域には、表示画素５１または受光素子５２の少なくとも一方が設けられていればよく、眼球が移動する範囲全てに必ず表示画素５１と受光素子５２が設けられている必要はない。
【０１４７】
〈キャリブレーション処理の説明〉
次に、表示装置１１の動作について説明する。
【０１４８】
例えば、ユーザの視線の移動による眼球の動きでユーザインターフェース操作を行う際には、表示装置１１がキャリブレーション処理を行うことで、ユーザの視線位置と表示領域２１に表示される情報の位置との位置関係を正しく補正することができる。
【０１４９】
以下、図１１のフローチャートを参照して、表示装置１１によるキャリブレーション処理について説明する。このキャリブレーション処理は、例えばユーザがコンタクトレンズ型の表示装置１１を眼球に装着すると開始される。
【０１５０】
ステップＳ１１において、信号処理部２６は表示素子駆動部２７を制御して、表示画素５１を発光させる。表示画素５１は、表示素子駆動部２７の制御に従って発光し、所定の画像を表示させる光を出力する。
【０１５１】
ステップＳ１２において、受光素子５２は眼球から入射してくる光の検出を開始する。すなわち、受光素子５２は、表示装置１１の外部や表示画素５１から眼球に入射し、眼球表面で反射された光を受光して光電変換し、受光量に応じた受光信号を、表示素子駆動部２７を介して信号処理部２６に供給する。
【０１５２】
ステップＳ１３において、信号処理部２６は、表示素子駆動部２７を制御して表示画素５１にキャリブレーション位置決め画像を表示させる。表示画素５１は、表示素子駆動部２７の制御に従って発光することで、キャリブレーション位置決め画像を表示する。
【０１５３】
例えば、キャリブレーション位置決め画像はキャリブレーション用のマークの画像などとされ、キャリブレーション位置決め画像は、表示領域２１の中央と上下左右の合計５つの各位置に順番に表示される。
【０１５４】
ステップＳ１３では、信号処理部２６は、中央と上下左右の各位置のなかから、まだキャリブレーション位置決め画像が表示されていない位置を１つ選択し、選択した位置にキャリブレーション位置決め画像を表示させる。
【０１５５】
また、表示領域２１にはキャリブレーション位置決め画像とともに、必要に応じて、ユーザに対してキャリブレーション位置決め画像を見て位置確定の操作を行なうことを促すメッセージが表示されるようにしてもよい。
【０１５６】
キャリブレーション位置決め画像が表示されると、表示画素５１からはキャリブレーション位置決め画像を表示するための光が出力され、その光の一部は眼球表面で反射されて受光素子５２により受光される。すると、受光素子５２は、受光した光の量に応じた受光信号を、表示素子駆動部２７を介して信号処理部２６に供給する。
【０１５７】
また、ユーザは、視線をキャリブレーション位置決め画像に向けて、キャリブレーション位置決め画像を所定時間以上注視したり、瞬きをしたりするなど予め定められた位置確定操作を行う。
【０１５８】
ステップＳ１４において、信号処理部２６は、受光素子５２から供給された受光信号に基づいて、ユーザの視線位置を確定する。
【０１５９】
例えば、所定時間以上同じ位置を注視する動作が、ユーザによる位置確定操作とされている場合、信号処理部２６は、受光信号に基づいて受光信号マップを生成し、得られた受光信号マップから各時刻におけるユーザの視線位置を求める。
【０１６０】
そして、信号処理部２６は求めた各時刻の視線位置のうち、所定時間以上連続して検出された同じ視線位置を、キャリブレーション位置決め画像に対する視線位置とする。つまり、定められた視線位置が、ユーザがキャリブレーション位置決め画像を見ているときの視線の位置であるとされる。
【０１６１】
また、例えば瞬きをする動作がユーザによる位置確定操作とされている場合、信号処理部２６は受光信号に基づいて受光信号マップを生成し、各時刻の受光信号マップに基づいて、ユーザの瞬きを検出するとともに各時刻におけるユーザの視線位置を求める。
【０１６２】
そして、信号処理部２６は、瞬きが検出された時刻におけるユーザの視線位置を、キャリブレーション位置決め画像に対する視線位置とする。
【０１６３】
瞬きの検出は、例えば受光素子５２で検出される光の強度、すなわち受光信号マップの各位置における値（受光信号の値）に基づいて行なわれる。
【０１６４】
ユーザが瞼を開けている場合、受光素子５２により受光される光には、表示画素５１からの光に加えて環境光も含まれているので、ユーザが瞼を開けている状態と、瞼を閉じている状態とでは、受光素子５２により受光される光の強度が異なる。そのため、受光素子５２で検出される光量レベルの変化、つまり受光信号の値の変化からユーザの瞬きを検出することができる。なお、光量レベルの変化に加えて時間的変動も考慮することで瞬きの検出精度をさらに向上させることができる。
【０１６５】
ステップＳ１５において、信号処理部２６は全ての位置について、処理を行なったか否かを判定する。例えば、表示装置１１の中央と上下左右の各位置にキャリブレーション位置決め画像が表示され、それらの位置ごとに視線位置が求められた場合、全ての位置について処理を行なったと判定される。
【０１６６】
ステップＳ１５において、まだ全ての位置について処理を行なっていないと判定された場合、処理はステップＳ１３に戻り、上述した処理が繰り返される。すなわち、次の位置にキャリブレーション位置決め画像が表示され、視線位置が求められる。
【０１６７】
これに対して、ステップＳ１５において、全ての位置について処理を行なったと判定された場合、ステップＳ１６において、信号処理部２６はキャリブレーションを行い、キャリブレーション処理は終了する。
【０１６８】
例えば信号処理部２６は、各位置についてキャリブレーション位置決め画像の表示位置と、その位置にキャリブレーション位置決め画像を表示したときの視線位置とのずれ量を求め、キャリブレーションを行なう。すなわち、表示領域２１における画像の表示位置と、実際にその画像をユーザが注視したときの視線位置とを一致させるための補正値が求められる。
【０１６９】
以上のようにして表示装置１１は、キャリブレーション位置決め画像を表示させ、その表示位置とユーザの視線位置とに基づいてキャリブレーションを行なう。このようにキャリブレーションを行なうことで、表示位置と視線位置とのずれを正しく補正することができ、表示装置１１の操作性を向上させることができる。
【０１７０】
〈視線検出処理の説明〉
キャリブレーション処理が行なわれると、ユーザは任意のアプリケーションプログラムを起動させて、所望の処理を実行させることができる。
【０１７１】
例えば、アプリケーションプログラムの実行時には、ユーザは視線を移動させて各種の操作を行なうことができる。そのような場合、表示装置１１は、視線検出処理を行なってユーザの視線位置を検出し、その検出結果に応じた処理を行なう。
【０１７２】
以下、図１２のフローチャートを参照して、表示装置１１による視線検出処理を説明する。
【０１７３】
ステップＳ４１において、信号処理部２６は表示素子駆動部２７を制御して、表示画素５１を発光させる。表示画素５１は、表示素子駆動部２７の制御に従って発光し、所定の画像を表示させる光を出力する。これにより、表示領域２１には、例えば情報選択のためのボタンやポインタなどが必要に応じて表示される。
【０１７４】
ステップＳ４２において、受光素子５２は眼球から入射してくる光の検出を開始する。すなわち、受光素子５２は、表示装置１１の外部や表示画素５１から眼球に入射し、眼球表面で反射された光を受光して光電変換し、受光量に応じた受光信号を、表示素子駆動部２７を介して信号処理部２６に供給する。
【０１７５】
ステップＳ４３において、信号処理部２６は、受光素子５２から供給された受光信号に基づいて、ユーザの視線位置を求める。すなわち、信号処理部２６は受光信号に基づいて受光信号マップを生成し、得られた受光信号マップからユーザの瞳孔中心（眼球の方位）を検出することでユーザの視線位置を求める。
【０１７６】
ステップＳ４４において、信号処理部２６は視線位置に基づいて選択処理を行なう。
【０１７７】
例えば、表示領域２１にポインタやカーソルが表示されている場合、信号処理部２６は視線位置の移動に応じて、表示素子駆動部２７を制御して表示画素５１を駆動させ、表示領域２１（表示画素５１）に表示されているポインタやカーソルを移動させる。例えば、視線位置にポインタ等が位置するように表示が制御される。
【０１７８】
また、信号処理部２６は、ポインタやカーソル、すなわちユーザの視線位置が表示領域２１に表示されているボタンやアイコンなどの選択対象の領域に位置している場合、その選択対象が選択されたとする。なお、ユーザの視線位置が所定時間以上、選択対象の位置にある場合に、選択対象が選択されたとされるようにしてもよい。
【０１７９】
さらに、例えば表示領域２１にポインタ等の指示手段が表示されない場合でも、視線位置がボタン等の選択対象の領域に位置しているときに、選択対象が選択されたとするようにしてもよい。
【０１８０】
その他、ユーザの視線位置がボタン等の選択対象にある状態で、ユーザが１回または複数回などの所定回数だけ瞬きをした場合や、視線位置がボタン等の選択対象にある状態で、ユーザが所定時間以上、瞼を閉じている場合に、選択対象が選択されたとされてもよい。この場合、信号処理部２６は、受光信号マップに基づいて、視線位置とともに瞬きやユーザが目を閉じている時間を検出して、選択対象に対する選択処理が行なわれる。
【０１８１】
また、対となるユーザの左右の目に視差がある画像が提示されている場合には、ユーザから注視位置までの距離が用いられて選択処理が行なわれる。この場合、信号アンテナ２３は、対となる他の眼球に装着されている表示装置１１から眼球の方位または受光信号マップを受信して信号処理部２６に供給する。そして信号処理部２６は、ステップＳ４３で得られた眼球の方位（視線位置）と、受信された眼球の方位または受光信号マップとから輻輳角度を算出し、得られた輻輳角度から注視位置までの距離を算出する。
【０１８２】
さらに、信号処理部２６が、表示素子駆動部２７を介して表示画素５１を制御し、選択されたボタン等の選択対象を、選択状態となっていない他の選択対象の色や形状と異なる色や形状、すなわち異なる表示形式で表示させるようにしてもよい。これにより、ユーザは、どの選択対象が選択状態となっているかを容易に知ることができる。
【０１８３】
なお、選択対象は、ボタンなどに限らず、画像や文字情報など、選択の対象となり得るものであればどのようなものであってもよい。
【０１８４】
ステップＳ４５において、信号処理部２６は、ステップＳ４４の選択処理による選択に応じた処理を実行し、視線検出処理は終了する。
【０１８５】
例えば、信号処理部２６は、選択された選択対象に対応付けられたソフトウェアや計算処理を実行したり、表示画素５１を制御して、選択対象とされている画像や文字情報を拡大表示させたりする。また、選択処理による選択に応じて、例えばアプリケーションプログラムで利用される情報として、受光信号マップから瞳孔の直径などが求められてもよい。
【０１８６】
なお、ステップＳ４５においては、上述した生体の状態の検出結果やマイクロサッカードの検出結果と、選択処理による選択とに応じた処理が実行されるようにしてもよい。
【０１８７】
以上のようにして表示装置１１は、表示画素５１等からの光を受光素子５２で受光し、得られた受光信号に基づいて視線位置を検出するとともに、視線位置に基づいて選択処理を行い、その選択結果に応じた処理を実行する。
【０１８８】
このように、受光素子５２で得られる受光信号に基づいて視線位置を検出することで、表示装置１１以外に外部の装置を必要とせずに簡単にユーザの操作を特定することができる。換言すれば、簡単な構成で表示装置１１の操作性を向上させることができる。
【０１８９】
また、表示装置１１では、ユーザが目を閉じた状態であっても眼球の方位、つまり視線位置を高精度に検出することができる。このとき、表示領域２１において互いに隣接する受光素子５２間の距離（ピッチ）を短くするほど、視線位置の検出精度を向上させることができる。
【０１９０】
〈生体状態検出処理の説明〉
さらに、表示装置１１では生体の状態を検出することができる。
【０１９１】
以下、図１３のフローチャートを参照して、表示装置１１による生体状態検出処理について説明する。
【０１９２】
なお、この生体状態検出処理は、例えば図１２を参照して説明した視線検出処理と交互に行なわれる。すなわち、表示領域２１に画像等の情報が表示されている期間に視線検出処理が行なわれ、その期間の後、生体状態検出処理が行なわれて生体の状態が検出され、さらにその後、再び表示領域２１に画像等が表示されて視線検出処理が行なわれる。そして、それ以降においても視線検出処理と生体状態検出処理とが交互に行なわれる。
【０１９３】
ステップＳ７１において、信号処理部２６は表示素子駆動部２７を制御して、表示画素５１を発光させる。表示画素５１は、表示素子駆動部２７の制御に従って発光し、予め定められた所定の波長帯域の光を出力する。
【０１９４】
ステップＳ７２において、受光素子５２は眼球から入射してくる光を検出する。すなわち、受光素子５２は、表示装置１１の外部や表示画素５１から眼球に入射し、眼球表面で反射された光を受光して光電変換し、受光量に応じた受光信号を、表示素子駆動部２７を介して信号処理部２６に供給する。
【０１９５】
なお、ステップＳ７１とステップＳ７２の処理は、表示画素５１から出力される光の波長ごとに所定回数だけ交互に行なわれる。
【０１９６】
例えば生体状態として、心拍の拍動や血流量、充血度合いなどが検出される場合、上述したように805nmよりも短い所定波長の光の出力および受光と、805nmよりも長い所定波長の光の出力および受光とが交互に行なわれる。
【０１９７】
生体状態を検出する場合には、視線検出処理が行なわれていない状態で、受光素子５２において表示画素５１からの光が検出される。そのため、生体状態の検出時には受光素子５２は、視線検出処理が行なわれているときに表示画素５１から出力される、画像表示のための光の影響を受けないですむので、より正確に生体状態を検出することができる。
【０１９８】
なお、ここでは２つの特定の波長の光を表示画素５１から出力させる例について説明したが、表示画素５１から出力させる光の波長を時間とともに変化させながら、特定の波長帯域の３以上の各波長の光を順番に眼球に照射するようにしてもよい。
【０１９９】
ステップＳ７３において、信号処理部２６は、各時刻の受光信号の差分を求める。例えば、短い波長の光を出力したときに得られた受光信号と、長い波長の光を出力したときに得られた受光信号との差分を求めることで、血液中にオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンのどちらの成分が多く含まれているかを特定することができる。
【０２００】
ステップＳ７４において、信号処理部２６は、ステップＳ７２で得られた各時刻の受光信号に基づいて生体の状態を求める。
【０２０１】
例えば生体の状態として心拍の拍動が検出される場合、信号処理部２６はステップＳ７３で得られた差分と、ステップＳ７２で得られた所定期間の各時刻の受光信号の変化とに基づいて血流（血流量の変化）を検出し、血流の検出結果から拍動を求める。
【０２０２】
また、例えば生体の状態として眼球の充血度合いを検出する場合、信号処理部２６は、所定期間の各時刻の受光信号の変化に基づいてユーザの眼球における血流量を検出し、予め保持している正常時の血流量と、検出した血流量とを比較して充血度合いを求める。なお、血流量自体が生体の状態として検出されてもよい。
【０２０３】
信号処理部２６は、心拍の拍動や充血度合い等の生体の状態を求めると、得られた生体の状態を示す情報を、生体の状態を利用するアプリケーションプログラムに出力し、生体状態検出処理は終了する。
【０２０４】
例えば、生体の状態を示す情報は、アプリケーションプログラムで利用するために信号処理部２６に記録されたり、信号処理部２６から信号アンテナ２３を介して外部に送信されたりする。また、生体の状態を示す情報が信号処理部２６において、選択対象の選択処理等に利用されるようにしてもよい。
【０２０５】
以上のようにして表示装置１１は、特定波長の光を表示画素５１から出力させるとともに、その光を受光素子５２により受光し、その結果得られた受光信号から生体の状態を検出する。
【０２０６】
このように表示画素５１からの光を受光素子５２で受光することで、簡単に生体の状態を検出することができ、生体状態の検出結果からより多くの情報を得ることができる。例えば、生体の状態としてユーザの心拍の拍動を検出すれば、どきどきしているなどのユーザの感情や心理状況を推定することが可能となる。
【０２０７】
なお、上述したキャリブレーション処理や視線検出処理、生体状態検出処理では、全ての処理が表示装置１１により行なわれると説明したが、一部の処理が図７に示した制御装置８１により行なわれるようにしてもよい。
【０２０８】
〈第２の実施の形態〉
〈コンタクトレンズ型の表示装置の外観の構成例〉
また、以上においては、図２に示したように表示装置１１を正面から見たときの形状が円形である例について説明したが、例えば図１４に示すように楕円形状とされてもよい。なお、図１４において図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２０９】
図１４に示す表示装置１０１は、表示領域２１、給電アンテナ２２、信号アンテナ２３、発電部２４、センサ２５、信号処理部２６、および表示素子駆動部２７から構成される。
【０２１０】
表示装置１０１の表示領域２１乃至表示素子駆動部２７は、表示装置１１の表示領域２１乃至表示素子駆動部２７と構成も動作も同じであり、表示装置１０１と表示装置１１とは装置全体の外観の形状と、表示領域２１の形状のみが異なる。
【０２１１】
図１４は、コンタクトレンズ型の表示装置１０１を装着したユーザを正面から見たときと同じ方向から表示装置１０１を見た図であり、図１４では表示装置１０１は横方向に長い楕円形状となっている。そのため、ユーザが表示装置１０１を眼球に装着した状態では、円形状の表示装置１１と比べて表示装置１０１が眼球に対して回転しにくくなる。これにより、表示装置１０１の眼球に対する回転ずれを抑制することができる。
【０２１２】
また、図１４の例では、表示装置１０１の表示領域２１も横方向に長い楕円形状となっている。
【０２１３】
さらに、表示装置１０１は図中、縦方向よりも横方向に長い形状となっているため、表示領域２１の上下に隣接する部分の領域よりも、表示領域２１の左右に隣接する部分の領域の方が、より面積が広くなっている。これらの表示領域２１ではない表示装置１０１上の領域は、ユーザの瞳孔の移動範囲外の領域である。
【０２１４】
そこで、表示装置１０１では表示領域２１の図中、左右に隣接する、表示装置１０１の左右（横方向）の端近傍の領域に発電部２４乃至表示素子駆動部２７が配置されている。このように表示領域２１の左右に隣接する領域に発電部２４乃至表示素子駆動部２７などの表示装置１０１を駆動するための素子を配置することで、これらの素子が画像表示の妨げとなってしまうことを防止することができる。
【０２１５】
図１５は、ユーザがコンタクトレンズ型の表示装置１０１を装着した状態を、ユーザの正面から見た装着構造を示している。
【０２１６】
表示装置１０１は図中、縦方向に比べて横方向の幅が長くなっている。したがって、表示装置１０１がユーザの眼球に装着された状態では、表示装置１０１が眼球を覆う縦方向の幅よりも横方向の幅がより広くなる。また、表示装置１０１の上下方向の端の位置はユーザの瞼と眼球の付け根の手前までとされ、左右方向の幅は眼球が左右に移動する範囲までの幅とされて、左右方向の幅が長くなっている。
【０２１７】
また、表示装置１０１は、表示装置１０１がユーザの頭部に対して動かないように頭部に対して固定しておく構造を有している。
【０２１８】
例えば、ユーザの視線の変動に伴う眼球の移動に対して、コンタクトレンズ型の表示装置１０１が眼球とともに移動すると、表示領域２１により表示されている情報（画像）の、ユーザの頭部に対する絶対位置も移動してしまう。ユーザの頭部に対する情報（画像）の絶対位置の移動は表示位置の移動として認識されることから、ユーザの頭部に対して常にコンタクトレンズ型の表示装置１０１の位置を固定することが望ましい。
【０２１９】
そこで、例えば図１６に示すように、表示装置１０１の外周近傍には凸部が設けられている。図１６に示す例では、表示装置１０１は、ユーザの眼球の角膜ＣＯ２１全体を覆うように装着されている。
【０２２０】
また、この例では表示装置１０１の上下の端が、瞼と眼球が上下端でつながる部分の付け根の手前側、つまり輪部近傍に位置しており、表示装置１０１の上下の端部分の外界側表面に、外界側に突出した凸部１４１と凸部１４２が設けられている。これらの凸部１４１と凸部１４２が瞼（瞼結膜）にあたり、これにより眼球が動いたときや、ユーザが瞬きをしたときでも表示装置１０１がユーザの頭部に対して動かないように固定される。
【０２２１】
なお、表示装置１０１に凸部１４１と凸部１４２を設ける例について説明したが、例えば図１７に示すように、表示装置１０１の上下の外周近傍に高摩擦部１５１と高摩擦部１５２を設けることで、表示装置１０１をユーザの頭部に対して固定するようにしてもよい。
【０２２２】
高摩擦部１５１と高摩擦部１５２は、表示装置１０１の中央部に比べて瞼との摩擦を高めた処理が施されている。そのため、表示装置１０１をユーザの眼球に装着した状態では、高摩擦部１５１および高摩擦部１５２と、ユーザの瞼（瞼結膜）との摩擦により、表示装置１０１がユーザの頭部に対して動かないように固定される。
【０２２３】
このように、表示装置１０１に凸部１４１と凸部１４２、または高摩擦部１５１と高摩擦部１５２が設けられる場合、これらの凸部や高摩擦部は図１８に示す領域ＳＲ１１および領域ＳＲ１２に設けられる。
【０２２４】
なお、図１８は表示装置１０１を装着したユーザを正面から見たときと同じ方向から表示装置１０１を見た図を示している。したがって、表示装置１０１の図中、上側がユーザの目の上側に対応し、表示装置１０１の図中、下側がユーザの目の下側に対応する。
【０２２５】
この場合、表示装置１０１の上側の端に沿って設けられた領域ＳＲ１１に図１６に示した凸部１４１、または図１７に示した高摩擦部１５１が設けられる。また、表示装置１０１の下側の端に沿って設けられた領域ＳＲ１２に図１６に示した凸部１４２、または図１７に示した高摩擦部１５２が設けられる。
【０２２６】
ここで、凸部１４１と凸部１４２、または高摩擦部１５１と高摩擦部１５２は、表示装置１０１の図中、手前側、つまり外界側に設けられる。
【０２２７】
なお、ここでは表示装置１０１に凸部や高摩擦部が設けられる例について説明したが、図２に示した表示装置１１の上下の端に沿って凸部や高摩擦部が設けられてもよい。
【０２２８】
〈変形例１〉
〈表示領域の構成例〉
また、以上においては、図３に示したように表示領域２１内に表示画素５１と受光素子５２とが密着して設けられている例について説明したが、表示領域２１に外部からの環境光を透過させる透過領域が設けられるようにしてもよい。
【０２２９】
そのような場合、表示領域２１は、例えば図１９に示すように構成される。なお、図１９における縦方向および横方向は、例えば図１４における縦方向および横方向に対応する。また、図１９において、１つの四角形の領域は、表示画素５１、受光素子５２、または透過領域を表している。
【０２３０】
具体的には、黒い四角形は１つの表示画素５１の領域を表しており、斜線が施された四角形は１つの受光素子５２の領域を表しており、白い四角形は透過領域を表している。ここで、透過領域は、表示画素５１や受光素子５２よりも光の透過率（透明度）の高い領域である。
【０２３１】
例えば矢印Ｑ３１に示される四角形は、１つの表示画素５１の領域を表しており、その表示画素５１の図中、上下左右は透過領域とされている。また、矢印Ｑ３１に示される表示画素５１の斜め上および斜め下には、受光素子５２が配置されている。したがって、各表示画素５１は、４つの受光素子５２と４つの透過領域とに囲まれている。
【０２３２】
このように各表示画素５１周辺に表示装置１１または表示装置１０１を通した外界の光（環境光）を透過する透過領域を設けることで、ユーザが表示装置１１や表示装置１０１を装着した際にも周囲を見ることが可能となる。また、この例では、各表示画素５１に隣接して受光素子５２が設けられているので、表示画素５１から出力され、眼球で反射された光を受光素子５２で受光することができる。
【０２３３】
〈変形例２〉
〈表示領域の構成例〉
また、図２０に示すように表示領域２１が構成されるようにしてもよい。なお、図２０において、１つの四角形の領域は、表示画素５１、受光素子５２、または透過領域を表している。
【０２３４】
具体的には黒い四角形は１つの表示画素５１の領域を表しており、斜線が施された四角形は１つの受光素子５２の領域を表しており、白い四角形は透過領域を表している。
【０２３５】
例えば矢印Ｑ４１に示される四角形は１つの表示画素５１の領域を表しており、その表示画素５１は透過領域に囲まれている。
【０２３６】
また、矢印Ｑ４２に示される四角形は１つの表示画素５１の領域を表しており、その表示画素５１の図中、右斜め上には１つの受光素子５２が配置されており、矢印Ｑ４２に示される表示画素５１に隣接する他の領域は透過領域となっている。
【０２３７】
図２０に示す例では、表示領域２１に設けられた受光素子５２の数は、表示領域２１に設けられた表示画素５１の数よりも少なくなっており、その分だけ多くの透過領域が設けられている。このように表示画素５１数よりも少ない数の受光素子５２が設けられるようにすることで、表示装置外部から表示領域２１を透過する光（環境光）をより多くすることができ、図１９に示した例と比べて、ユーザがより明るく周囲を見ることができる。
【０２３８】
〈変形例３〉
〈表示領域の構成例〉
さらに、表示領域２１に設けられる表示画素５１が透過性能を有する場合には、表示領域２１に透過領域を設けなくても、ユーザは表示画素５１を通して周囲を見ることができる。そのような場合、表示領域２１は例えば図２１に示すように構成される。
【０２３９】
なお、図２１において、黒い領域は表示画素５１の領域を表しており、斜線が施された四角形は１つの受光素子５２の領域を表している。
【０２４０】
この例では、表示画素５１に隣接して受光素子５２が設けられている。また、表示画素５１における光の透過率が、受光素子５２における光の透過率よりも高くなっており、ユーザは表示画素５１を通してユーザの周囲を見ることができる。
【０２４１】
〈第３の実施の形態〉
〈コンタクトレンズ型の表示装置の構成例〉
さらに、表示装置１０１に圧力センサを設け、表示装置１０１を装着したユーザの瞼の開閉を検出したり、ユーザが瞼を強く閉じたときの圧力を検出したりするようにしてもよい。そのような場合、表示装置１０１は例えば図２２に示すように構成される。なお、図２２において、図１４における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２４２】
図２２に示す表示装置１０１は、図１４に示した表示装置１０１に対してさらに圧力センサ１８１が設けられている点で図１４の表示装置１０１と異なり、他の点では図１４の表示装置１０１と同じ構成とされている。
【０２４３】
すなわち、図２２の表示装置１０１は、表示領域２１、給電アンテナ２２、信号アンテナ２３、発電部２４、センサ２５、信号処理部２６、表示素子駆動部２７、および圧力センサ１８１から構成される。
【０２４４】
圧力センサ１８１は図中、右側の端近傍に位置し、発電部２４から電力を受けて動作する。また、圧力センサ１８１は表示装置１０１の図中、奥行き方向に対して加えられた圧力を検出し、その検出結果を、表示素子駆動部２７を介して信号処理部２６に供給する。
【０２４５】
信号処理部２６は、圧力センサ１８１から供給された圧力の検出結果に基づいてユーザの瞼の開閉等を検出し、例えばユーザが瞼を閉じたときに選択対象の選択を決定したり、ユーザが瞼を強く閉じたとき、つまり所定値以上の圧力が検出されたときに選択対象の選択を決定したりする。
【０２４６】
このように圧力センサ１８１による圧力の検出結果に基づいてユーザ操作を検出することにより、表示装置１０１の操作性をさらに向上させることができる。
【０２４７】
〈第４の実施の形態〉
〈コンタクトレンズ型の視線検出装置の構成例〉
なお、以上においては、ユーザの視線方向を検出する本技術を表示装置に適用する例について説明したが、本技術は表示装置に限らず、ユーザの視線方向（眼球の方位）を検出する装置全般に対して適用可能である。以下では、ユーザの視線方向を検出する視線検出装置に本技術を適用した実施の形態について説明する。
【０２４８】
図２３は、本技術を適用した視線検出装置の構成例を示す図である。なお、図２３において図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２４９】
コンタクトレンズ型の視線検出装置２１１は、ユーザの眼球に装着可能な形状となっており、視線検出装置２１１が眼球に装着された状態では、視線検出装置２１１がユーザの眼球の角膜全体を覆うようになされている。
【０２５０】
視線検出装置２１１は、検出領域２２１、給電アンテナ２２、信号アンテナ２３、発電部２４、センサ２５、信号処理部２６、および発光素子駆動部２２２から構成される。
【０２５１】
なお、図２３は視線検出装置２１１を装着したユーザを正面から見たときと同じ方向から視線検出装置２１１を見た図であり、図２３では視線検出装置２１１は楕円形状となっている。
【０２５２】
検出領域２２１は、ユーザの眼球表面に対して視線検出用の光を射出する複数の発光部からなる発光素子と、発光部に隣接して配置され、ユーザの眼球表面で反射した光を受光する受光素子とを有している。また、検出領域２２１では上述した表示領域２１と同様に、ユーザの眼球の瞳孔が移動可能な範囲の領域に対向する検出領域２２１内の領域に、発光部または受光素子の少なくとも一方が設けられている。
【０２５３】
発光素子駆動部２２２は、信号処理部２６の制御にしたがって検出領域２２１の発光素子を駆動させ、各発光部から光を射出させたり、検出領域２２１の受光素子から供給された受光信号を信号処理部２６に供給したりする。
【０２５４】
視線検出装置２１１では、給電アンテナ２２乃至信号処理部２６の配置位置は、図１４の表示装置１０１における場合と同じ配置位置となっている。
【０２５５】
また、視線検出装置２１１の検出領域２２１は、例えば図２４に示すように構成される。なお、図２４は、図２３中、横方向から視線検出装置２１１を見たときの視線検出装置２１１の断面の一部を示している。なお、図２４において図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２５６】
図２４では視線検出装置２１１の検出領域２２１には、視線方向を検出するための光を射出する発光部２５１−１乃至発光部２５１−７と、ユーザの眼球表面から入射する反射光を受光する受光素子５２−１乃至受光素子５２−７とが設けられている。そして、発光部２５１−１乃至発光部２５１−７からなる１つの発光デバイスが発光素子２５２とされる。
【０２５７】
なお、以下、発光部２５１−１乃至発光部２５１−７を特に区別する必要のない場合、単に発光部２５１とも称する。
【０２５８】
発光部２５１は、発光することで、視線検出のための光を射出する機能を有するが、図３に示した表示画素５１のように情報を表示する機能は有していない。
【０２５９】
図２４の例では、視線検出装置２１１の図中、右側、つまりユーザの眼球側に縦方向に発光部２５１と受光素子５２とが交互に並べられて配置されている。したがって、例えば図２３では、検出領域２２１内の図２３中、縦方向および横方向に発光部２５１と受光素子５２とが交互に並べられて配置される。
【０２６０】
なお、図２４では、発光部２５１と受光素子５２が密着している例について説明したが、これらの発光部２５１と受光素子５２は必ずしも密着している必要はなく、発光部２５１と受光素子５２の間に隙間が設けられていてもよい。また、図２４では、１つの発光部２５１に対して１つの受光素子５２が設けられているが、複数の発光部２５１に対して１つの受光素子５２が設けられるようにしてもよい。
【０２６１】
さらに検出領域２２１に、複数の発光部２５１からなる発光素子２５２が設けられる例について説明したが、検出領域２２１全体の領域で発光する１つの発光部からなる発光素子２５２を検出領域２２１に設けるようにしてもよい。この場合、発光素子２５２の各領域に、それらの領域における受光量を検出するための受光素子５２を設ければよい。
【０２６２】
また、外界から眼球に入射してくる光のみを利用してユーザの視線方向を検出する場合には、視線検出装置２１１に必ずしも発光素子２５２を設ける必要はない。
【０２６３】
〈キャリブレーション処理の説明〉
次に、視線検出装置２１１の動作について説明する。
【０２６４】
例えば、視線検出装置２１１がユーザに装着されるとキャリブレーション処理が開始される。以下、図２５のフローチャートを参照して、視線検出装置２１１によるキャリブレーション処理について説明する。
【０２６５】
ステップＳ１０１において、信号処理部２６は発光素子駆動部２２２を制御して、発光部２５１を発光させる。発光部２５１は、発光素子駆動部２２２の制御に従って発光し、ユーザの視線方向を検出するための光を出力する。
【０２６６】
ステップＳ１０２において、受光素子５２は眼球から入射してくる光の検出を開始する。すなわち、受光素子５２は、視線検出装置２１１の外部や発光部２５１から眼球に入射し、眼球表面で反射された光を受光して光電変換し、受光量に応じた受光信号を、発光素子駆動部２２２を介して信号処理部２６に供給する。
【０２６７】
また、キャリブレーション処理が開始されると、ユーザは予め定められた方向へと視線を向ける。例えばユーザが、視線検出装置２１１と無線により接続されている制御装置から出力される音声ガイダンス等に従って、可能な限り大きく視線を上下左右に移動させる。
【０２６８】
このようにユーザが視線を上下左右に移動させている間、発光部２５１からは、その視線方向を検出するための光が出力され、受光素子５２では、発光部２５１から出力されて眼球で反射された光など、眼球表面から入射した光を受光し、その受光量に応じた受光信号を、発光素子駆動部２２２を介して信号処理部２６に供給する。
【０２６９】
ステップＳ１０３において、信号処理部２６は、受光素子５２から供給された受光信号に基づいて、ユーザの視線位置を求める。
【０２７０】
例えば、ユーザが上下左右に大きく視線を動かす場合、信号処理部２６は、ユーザにより動かされた視線の上下左右の各端の位置を視線位置として求める。これにより、各視線位置からユーザが視線を移動可能な範囲を求めることができる。なお、視線位置の算出時には、例えば図１１のステップＳ１４と同様の処理が行われる。
【０２７１】
ステップＳ１０４において、信号処理部２６は求めた視線位置に基づいてキャリブレーションを行い、キャリブレーション処理は終了する。
【０２７２】
例えばキャリブレーション後において、視線検出装置２１１による視線の検出結果が、ユーザが視線を移動させることで、視線検出装置２１１とは異なる外部のディスプレイ上のカーソルを移動させる処理に利用されるとする。
【０２７３】
そのような場合、信号処理部２６は、ステップＳ１０３の処理で求めた、上下左右の各位置に対する視線位置に基づいて、ユーザの視線が移動可能な範囲を求める。そして、信号処理部２６は、ユーザの視線が移動可能な範囲からマージンを差し引いて得られた領域の各位置と、ディスプレイの各位置とを対応付けることでキャリブレーションを行う。
【０２７４】
以上のようにして視線検出装置２１１は、いくつかの視線位置に基づいてキャリブレーションを行なう。このようにキャリブレーションを行なうことで、外部のディスプレイ等の特定領域と、ユーザの視線の移動先の領域との対応等をとることができ、ユーザによるインターフェース操作の操作性を向上させることができる。
【０２７５】
〈視線検出処理の説明〉
例えば視線検出装置２１１と外部の制御装置とが無線により接続されている場合、キャリブレーション処理が行なわれると、ユーザは任意のアプリケーションプログラムを起動させて、所望の処理を実行させることができる。
【０２７６】
例えば、アプリケーションプログラムの実行時には、ユーザは視線を移動させて各種の操作を行なうことができる。そのような場合、視線検出装置２１１は、視線検出処理を行なってユーザの視線位置を検出し、その検出結果を外部の制御装置に出力する。
【０２７７】
以下、図２６のフローチャートを参照して、視線検出装置２１１による視線検出処理を説明する。
【０２７８】
ステップＳ１３１において、信号処理部２６は発光素子駆動部２２２を制御して、発光部２５１を発光させる。発光部２５１は、発光素子駆動部２２２の制御に従って発光し、ユーザの視線方向を検出するための光を出力する。
【０２７９】
ステップＳ１３２において、受光素子５２は眼球から入射してくる光の検出を開始する。すなわち、受光素子５２は、視線検出装置２１１の外部や発光部２５１から眼球に入射し、眼球表面で反射された光を受光して光電変換し、受光量に応じた受光信号を、発光素子駆動部２２２を介して信号処理部２６に供給する。
【０２８０】
ステップＳ１３３において、信号処理部２６は、受光素子５２から供給された受光信号に基づいて、ユーザの視線位置を求める。すなわち、信号処理部２６は受光信号に基づいて受光信号マップを生成し、得られた受光信号マップからユーザの瞳孔中心（眼球の方位）を検出することでユーザの視線位置を求める。
【０２８１】
ステップＳ１３４において、信号処理部２６は求めた視線位置を出力し、視線検出処理は終了する。
【０２８２】
例えば、信号処理部２６は、求めた視線位置を信号アンテナ２３に供給し、制御装置に送信させる。制御装置は、例えば視線検出装置２１１から受信した視線位置に応じてカーソル等を移動させるなど、視線位置に応じた処理を実行する。
【０２８３】
以上のようにして視線検出装置２１１は、発光部２５１等からの光を受光素子５２で受光し、得られた受光信号に基づいて視線位置を検出して、その検出結果を出力する。
【０２８４】
このように、受光素子５２で得られる受光信号に基づいて視線位置を検出することで、視線検出装置２１１以外に外部の装置を必要とせずに簡単にユーザの操作を特定することができる。換言すれば、簡単な構成で操作性を向上させることができる。
【０２８５】
なお、ここでは視線検出装置２１１がユーザの視線位置を検出する処理について説明したが、視線検出装置２１１が、発光部２５１から特定の波長の光を出力させて生体状態を検出するようにしたり、左右の目の輻輳量や対象物までの距離を算出したり、瞳孔の直径を求めたりするようにしてもよい。
【０２８６】
さらに、以上においては、受光信号マップ上の瞳孔領域における受光信号の値が、白目や虹彩部分の領域における受光信号の値よりも小さくなることを利用して、受光信号マップから瞳孔領域、つまり視線位置を検出する例について説明した。
【０２８７】
これは、換言すれば、瞳孔を透過した光が到達する網膜の分光反射率と、白目や虹彩部分の分光反射率との差を利用して受光信号マップからユーザの瞳孔領域を検出することである。
【０２８８】
したがって、表示画素５１や発光部２５１などから射出させる光の波長によっては、白目や虹彩部分の反射率よりも、網膜の反射率の方が大きくなることもある。そのような場合、受光信号マップ上においては、瞳孔領域における受光信号の値が、白目や虹彩部分の領域における受光信号の値よりも大きくなる。
【０２８９】
このように、白目や虹彩部分の反射率よりも、網膜の反射率の方が大きくなる光を表示画素５１や発光部２５１から出力させる場合であっても、信号処理部２６において受光信号マップから瞳孔領域を検出することが可能である。この場合、信号処理部２６は、受光信号マップにおける受光信号の値が大きい領域を、瞳孔領域として検出する。
【０２９０】
何れにしても信号処理部２６は、受光信号マップの各領域における受光信号の値に基づいて、瞳孔領域（視線位置）を検出することが可能である。このとき、受光信号の値が大きい領域を瞳孔領域とするか、受光信号の値が小さい領域を瞳孔領域とするかは、表示画素５１や発光部２５１から出力させる光の波長、および白目と虹彩や網膜の分光反射率特性などに応じて定めればよい。
【０２９１】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２９２】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【０２９３】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０２９４】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０２９５】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
【０２９６】
［１］
眼球に装着可能な検出装置であって、
前記眼球から入射する光を受光する受光素子を備える検出装置。
［２］
光を出力する発光素子をさらに備え、
前記受光素子は、前記発光素子近傍に設けられている
［１］に記載の検出装置。
［３］
前記発光素子は複数の発光部からなり、
前記受光素子は前記発光部近傍に設けられている
［２］に記載の検出装置。
［４］
前記受光素子は、前記発光部から出力されて前記眼球で反射された光を受光し、
前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部をさらに備える
［３］に記載の検出装置。
［５］
前記発光部は、情報を表示する表示画素である
［３］または［４］に記載の検出装置。
［６］
前記検出装置は、前記眼球に装着されたときに角膜全体を覆うようになされている
［２］乃至［５］の何れか一項に記載の検出装置。
［７］
前記検出装置が前記眼球に装着された状態において、前記眼球の瞳孔が移動可能な範囲の領域に対向する前記検出装置の領域に、前記発光部または前記受光素子の少なくとも一方が設けられている
［３］乃至［６］の何れか一項に記載の検出装置。
［８］
前記検出装置が前記眼球を覆う縦方向の幅よりも横方向の幅が広くなるようになされている
［２］乃至［７］の何れか一項に記載の検出装置。
［９］
前記検出装置における横方向の端近傍に、前記発光素子および前記受光素子とは異なる素子が配置されている
［８］に記載の検出装置。
［１０］
前記検出装置は、前記眼球を有する頭部に対して前記検出装置を固定する構造を有している
［２］乃至［９］の何れか一項に記載の検出装置。
［１１］
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求める
［４］に記載の検出装置。
［１２］
前記信号処理部は、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出し、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出する
［１１］に記載の検出装置。
［１３］
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の瞳孔の直径を求める
［４］に記載の検出装置。
［１４］
前記信号処理部は、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて生体の状態を検出する
［４］に記載の検出装置。
［１５］
前記発光部は、所定波長の光を前記眼球に照射するか、または複数の異なる波長の光を順番に前記眼球に照射し、
前記信号処理部は、前記眼球に照射された前記所定波長の光または前記複数の異なる波長の光の前記受光素子における受光量に基づいて前記生体の状態を検出する
［１４］に記載の検出装置。
［１６］
前記発光部は、情報を表示する表示画素であり、前記情報を表示する期間の後に、前記所定波長の光、または前記複数の異なる波長の光を前記眼球に照射する
［１５］に記載の検出装置。
［１７］
眼球から入射する光を受光する受光素子と、
前記受光素子による光の受光量を検出する信号処理部と
を備え、前記眼球に装着可能な検出装置の検出方法であって、
前記受光素子が前記眼球で反射された光を受光する受光ステップと、
前記信号処理部が、前記検出装置の各領域に配置された複数の前記受光素子による光の受光量を検出する検出ステップと
を含む検出方法。
［１８］
前記検出装置に設けられた発光素子が光を出力する発光ステップをさらに含み、
前記受光ステップにおいて、前記受光素子は前記発光素子から出力され、前記眼球で反射された光を受光する
［１７］に記載の検出方法。
［１９］
前記信号処理部が、前記複数の前記受光素子の受光量に基づいて前記眼球の方位を求める算出ステップをさらに含む
［１８］に記載の検出方法。
［２０］
前記算出ステップにおいて、前記信号処理部は、前記眼球の方位と、前記眼球と対となる眼球の方位とに基づいて左右の目の輻輳量を算出し、前記輻輳量に基づいて、注視されている対象物までの距離を算出する
［１９］に記載の検出方法。
【符号の説明】
【０２９７】
１１  表示装置，  ２１  表示領域，  ２３  信号アンテナ，  ２５  センサ，  ２６  信号処理部，  ２７  表示素子駆動部，  ５１−１乃至５１−７，５１  表示画素，  ５２−１乃至５２−７，５２  受光素子，  ５３  表示素子，  ８１  制御装置，  １０１  表示装置，  １４１  凸部，  １４２  凸部，  １５１  高摩擦部，  １５２  高摩擦部，  １８１  圧力センサ，  ２１１  視線検出装置，  ２５１−１乃至２５１−７，２５１  発光部，  ２５２  発光素子
【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】
2015008654.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2015008654.tif 000021
【図２０】
2015008654.tif 000022
【図２１】
2015008654.tif 000023
【図２２】
2015008654.tif 000024
【図２３】
2015008654.tif 000025
【図２４】
2015008654.tif 000026
【図２５】
2015008654.tif 000027
【図２６】
2015008654.tif 000028
【国際調査報告】
2015008654.tif 000029
2015008654.tif 000030
2015008654.tif 000031
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