(57)【要約】  本発明は、自動視標追跡に関し、少なくとも１つの撮像装置（１５０）は、対象（１８０）の少なくとも１つの目（１８１；１８２）を表している連続する画像データ（ＤＥＹＥ）を記録する。処理ユニット（１７０）は、前記画像データ（ＤＥＹＥ）を受け取り、これに基づいて前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の位置推定を生成するように適合されている。また、前記処理ユニット（１７０）は制御信号（ＣＩＬＬ）を生成し、これが少なくとも１つの光源（１４０）によって受信される。次に、少なくとも１つの光ビーム（Ｌ）を送る照光領域（ＡＩＬＬ）の空間位置が、前記制御信号（ＣＩＬＬ）の特性によって決まるように、前記少なくとも１つの光源（１４０）は、少なくとも１つの可変の光ビーム（Ｌ）を放射する。詳細には、前記照光領域（ＡＩＬＬ）に前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の位置推定が含まれるように、前記処理ユニット（１７０）は前記制御信号（ＣＩＬＬ）を生成する。
2010511281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象（１８０）の少なくとも１つの目（１８１；１８２）のそれぞれの位置を自動的に記録および追跡するためのシステムであって、
前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）を表している連続する画像データ（ＤＥＹＥ）を記録するように適合された少なくとも１つの撮像装置（１５０）と、
前記対象（１８０）に照光するために配置され、それぞれが、前記撮像装置（１５０）に対して正確に定義された位置にある少なくとも１つの光源（１４０）と、
前記画像データ（ＤＥＹＥ）を受け取り、これに基づいて前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の位置推定を生成するように適合された処理ユニット（１７０）とを備え、
前記少なくとも１つの光源（１４０）は、
前記少なくとも１つの光源（１４０）からの少なくとも１つの光ビーム（Ｌ）を送る照光領域（ＡＩＬＬ）の空間位置を変更し、
制御信号（ＣＩＬＬ）を受け取り、
前記制御信号（ＣＩＬＬ）によって指定される照光領域（ＡＩＬＬ）の方に、前記少なくとも１つの光ビーム（Ｌ）を送るように適合されており、
前記処理ユニット（１７０）は、前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の前記位置推定に基づいて、前記照光領域（ＡＩＬＬ）に前記位置推定が含まれるように、前記制御信号（ＣＩＬＬ）を生成するように適合されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光源（１４０）は、前記制御信号（ＣＩＬＬ）に応じて個々に制御可能な複数の発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）は、第１の数（＃Ｒ）の素子の行（２４１）と第２の数（＃Ｃ）の素子の列とを有するアレイ（２４０）に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
第１の素子（２４１）から放射される前記光が、前記照光領域（ＡＩＬＬ）の第１の部分（Ａ１）の方に送られ、第２の素子（２４２）から放射される前記光が、前記照光領域（ＡＩＬＬ）の第２の部分（Ａ２）の方に送られるように、前記少なくとも１つの光源（１４０）は、前記発光素子から放射される前記光（Ｌ）に影響するように適合されている少なくとも１つのコリメーティングレンズ素子（３１０）を備えることを特徴とする請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
第１の素子（２４１ａ）が、第１の次元において、前記アレイ（２４０）の法平面（Ｎ）に対して第１の角度（α）をなす第１の主発光軸（Ａ）を有し、第２の素子（２４１）が、前記法平面（Ｎ）に対する角度が、少なくとも前記第１の次元において前記第１の角度（α）と異なる第２の主発光軸を有するように、前記発光素子（２４１）が互いに異なる向きに配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記照光領域（ＡＩＬＬ）が少なくとも一次元で調節可能なように、前記少なくとも１つの光源（３４０）が、前記制御信号（ＣＩＬＬ）に応じて少なくとも１本の軸を中心に傾斜可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記照光領域（ＡＩＬＬ）が少なくとも一次元で調節可能なように、前記少なくとも１つの光源（３４０）が、前記制御信号（ＣＩＬＬ）に応じて少なくとも１本の軸を中心に傾斜可能な少なくとも１つのミラー（３４５）の方に光（Ｌ）を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御信号（ＣＩＬＬ）は、前記少なくとも１つの光源（１４０，３４０）の少なくとも１つの発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）のそれぞれから光（Ｌ）が放射される少なくとも１つのオン期間（ｔＯＮ１，ｔＯＮ２）と、光が放射されない少なくとも１つのオフ期間（ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２）とを指定するように適合されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記処理ユニット（１７０）は、入力パラメータ（ＰＯＮ−ＯＦＦ）を受け取り、これに応じて、前記制御信号（ＣＩＬＬ）の前記オン期間およびオフ期間（ｔＯＮ１，ｔＯＮ２；ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２）を設定するように適合されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御信号（ＣＩＬＬ）の特性に応じて、所定の素子から放射される前記光（Ｌ）の強度（ＩＬ）を変更可能なように、前記少なくとも１つの光源（１４０，３４０）の少なくとも１つの発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）のそれぞれが前記制御信号に応じて制御可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御信号（ＣＩＬＬ）は、前記オン期間（ｔＯＮ）の間に放射される前記光（Ｌ）のパワーを規定する光強度パラメータ（ＩＬ）を指定することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光強度パラメータ（ＩＬ）は、前記オン期間（ｔＯＮ）にわたって一定の値（ＩＬ）であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
対象（１８０）の少なくとも１つの目（１８１；１８２）のそれぞれの位置を自動的に記録および追跡するための方法であって、
前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）を表している連続する画像データ（ＤＥＹＥ）を、少なくとも１つの撮像装置（１５０）によって記録するステップと、
前記撮像装置（１５０）に対して正確に定義された位置にある少なくとも１つの光源（１４０）によって前記対象（１８０）に照光するステップと、
前記画像データ（ＤＥＹＥ）に基づいて、処理ユニット（１７０）によって前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の位置推定を生成するステップとを有し、
前記少なくとも１つの光源（１４０）は、前記少なくとも１つの光源（１４０）からの少なくとも１つの光ビーム（Ｌ）を送る照光領域（ＡＩＬＬ）の空間位置を変更するように適合されており、
前記方法は、
制御信号（ＣＩＬＬ）を受け取るステップと、
制御信号（ＣＩＬＬ）に応じて、前記少なくとも１つの光源（１４０）からの前記少なくとも１つの光ビーム（Ｌ）を照光領域（ＡＩＬＬ）の方に送るステップと、
前記少なくとも１つの目（１８１；１８２）の前記位置推定に基づいて、前記照光領域（ＡＩＬＬ）に前記位置推定が含まれるように、前記処理ユニット（１７０）において前記制御信号（ＣＩＬＬ）を生成するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記制御信号（ＣＩＬＬ）は、前記少なくとも１つの光源（１４０，３４０）の少なくとも１つの発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）のそれぞれから光（Ｌ）が放射される少なくとも１つのオン期間（ｔＯＮ１，ｔＯＮ２）と、光が放射されない少なくとも１つのオフ期間（ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２）とを指定することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
入力パラメータ（ＰＯＮ−ＯＦＦ）を受け取り、これに応じて、前記制御信号（ＣＩＬＬ）の前記オン期間およびオフ期間（ｔＯＮ１，ｔＯＮ２；ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２）を設定するステップを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御信号の特性（ＣＩＬＬ）に応じて、所定の素子から放射される前記光（Ｌ）の強度（ＩＬ）が変更されるように、前記少なくとも１つの光源（１４０，３４０）の少なくとも１つの発光素子（２４１，２４１ａ，２４２）のそれぞれを、前記制御信号に応じて制御するステップを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御信号（ＣＩＬＬ）は、前記オン期間（ｔＯＮ）の間に放射される前記光（Ｌ）のパワーを規定する光強度パラメータ（ＩＬ）を指定することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記光強度パラメータ（ＩＬ）は、前記オン期間（ｔＯＮ）にわたって一定の値（ＩＬ）であることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
コンピュータの内部メモリに読み出し可能であり、前記コンピュータ上で実行されると、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載のステップを制御するためのソフトウェアを含むコンピュータプログラム。
【請求項２０】
請求項１３〜１８のいずれか１項に記載のステップをコンピュータに実行させるように制御するためのプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な媒体（１７５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、人の目の位置の自動決定および追跡に関する。より詳細には、本発明は、請求項１のプリアンブル部に記載のシステム、ならびに対応する請求項１３のプリアンブル部に記載の方法に関する。また、本発明は、請求項１９に記載のコンピュータプログラム、ならびに請求項２０に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体にも関する。
【背景技術】
【０００２】
自動視標追跡（ｅｙｅ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）の概念は当業界において公知であり、目および視点の自動追跡を行うために多くのさまざまな技術が開発されてきた。リモートの邪魔にならない（non-obstructive）視標追跡の分野において最も広く使用されている設計は、瞳孔中心角膜反射（ＰＣＣＲ：ｐｕｐｉｌ  ｃｅｎｔｅｒ  ｃｏｒｎｅａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：）法をベースにしている。この方法の背後にある基本的な考えは、少なくとも１つの光源（例えば赤外光）を使用して、カメラによって目の一連の画像をキャプチャすることにある。各画像内で、角膜および瞳孔内の光源の反射（輝き）が特定される。次に、輝きから瞳孔の中心までによって定義されるベクトルが使用され、目の注視方向（ｇａｚｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が推定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、対象の目に適切に照光されることを保証するためには、比較的高い光パワーが必要である。これがひいては、エネルギー消費を比較的大きくしてしまう。更に、能力の高い冷却機構（ｒｅｓｏｕｒｃｅｆｕｌ  ｃｏｏｌｉｎｇ）と光源が一体化されている光源またはユニットを提供することが必要となる。エネルギー消費と熱の放散は、二重の意味で問題となる。すなわち、所要電力が大きいために、視標追跡装置への電力供給に、標準的なコンピュータ出力インタフェース（例えばＵＳＢフォーマット（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェース）を通常は使用することができなくなる。更に、光源によって生じる高温により、通常は、視標追跡装置に搭載されている電子部品の予想寿命が短くなってしまう。これらの問題は、カメラの視野角を狭めて、光源が、比較的狭い空間部分に照光するだけで済むようにすることによって、多少軽減することができる。しかし、自動視標追跡を可能にするために、対象の目がかなり狭い空間に制限されるため、新たな問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明の目的は、上記の問題を解決し、比較的広い空間にいる対象に対して、信頼性の高い自動視標追跡を提供する、電力効率が高く確実な解決策を提供することにある。
【０００５】
本発明の一態様によれば、この目的は、最初に記載のシステムによって達成され、このシステムでは、前記少なくとも１つの光源が、前記少なくとも１つの光源からの少なくとも１つの光ビームを送る照光領域の空間位置を変更するように適合されている。前記少なくとも１つの光源は、制御信号を受け取り、前記制御信号によって指定される照光領域の方に前記少なくとも１つの光ビームを送るように適合されている。前記処理ユニットは、前記照光領域に、前記少なくとも１つの撮像装置によって実際に記録された少なくとも１つの目、あるいは、前記少なくとも１つの目の記録済みの画像に基づいて予想される目の位置の位置推定が含まれるように、前記少なくとも１つの目の前記位置推定に基づいて前記制御信号を生成するように適合されている。
【０００６】
本提案の適応的な光照射方向により、エネルギー消費を比較的低く押さえつつ、大きな操作空間に照光することが可能となる。このように所要エネルギーが少ないことにより、例えばＵＳＢフォーマットのインタフェースなどの従来のコンピュータインターフェースを介してシステムに電力供給することが可能となる。このため、本解決策は、非常に柔軟であり、実装しやすい。
【０００７】
本発明の本態様の好ましい一実施形態によれば、前記少なくとも１つの光源は、前記制御信号に応じて個々に制御可能な複数の発光素子を有する。このため、対象の方に放射される光を効率的に制御することができる。
【０００８】
本発明の本態様の別の好ましい実施形態によれば、前記発光素子は、第１の数の素子の行と第２の数の素子の列とを有するアレイに配置されている。すなわち、このような構成によって、指定された領域への光照射の制御が容易となる。
【０００９】
本発明の本態様の更に別の好ましい実施形態によれば、第１の素子からの前記光が、前記照光領域の第１の部分の方に送られ、第２の素子からの前記光が、前記照光領域の第２の部分の方に送られるように、前記少なくとも１つの光源が、前記発光素子から放射される前記光に影響するように適合されている少なくとも１つのコリメーティングレンズ素子を有する。このため、発光素子のグループを使用して、指定された領域に共に照光することができる。
【００１０】
本発明の本態様の別の好ましい実施形態によれば、上記の実施形態に代えて、あるいはこれに加えて、前記発光素子が互いに異なる向きに配置されている。ここで、第１の素子が、第１の次元において、前記アレイの法平面に対して第１の角度をなす第１の主発光軸を有し、第２の素子が、前記法平面に対する角度が、少なくとも前記第１の次元において前記第１の角度と異なる第２の主発光軸を有する。
【００１１】
本発明の本態様の更に別の好ましい実施形態によれば、前記照光領域が少なくとも一次元で調節可能なように、前記少なくとも１つの光源が、前記制御信号に応じて少なくとも１本の軸を中心に傾斜可能である。別の実施形態では、前記照光領域が少なくとも一次元で調節可能なように、前記少なくとも１つの光源が、前記制御信号に応じて少なくとも１本の軸を中心に傾斜可能な少なくとも１つのミラーの方に光を放射するように構成されている。いずれの場合も、光の線または光の点の投射を、対象の目の動きに追従するように効率的に制御することができる。
【００１２】
本発明の本態様の更に別の好ましい実施形態によれば、前記制御信号は、光が放射される少なくとも１つのオン期間と、光が放射されない少なくとも１つのオフ期間とを指定するために更に適合されている。このため、例えば、少なくとも１つの撮像装置の露出時間中に光が放射されるように、対象の方に放射される光を効率的に制御することができる。
【００１３】
本発明の本態様の別の好ましい実施形態によれば、前記処理ユニットは、入力パラメータを受け取り、これに応じて、前記制御信号の前記オン期間およびオフ期間を設定するように適合されている。これにより、発光を利便性よく制御することができる。
【００１４】
本発明の本態様の更に別の好ましい実施形態によれば、前記制御信号の特性に応じて、所定の素子から放射される前記光の強度を変更可能なように、前記少なくとも１つの光源の少なくとも１つの発光素子のそれぞれが前記制御信号に応じて制御可能である。例えば、前記制御信号は、オン期間の間に放射される光のパワーを規定する光強度パラメータを指定しうる。前記光強度パラメータは、前記オン期間にわたって一定の光強度であっても、この期間に変化する強度値であってもよい。このため、発光を調整するための選択肢が更に広がる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、この目的は、最初に記載の方法によって達成され、この方法では、前記少なくとも１つの光源が、前記少なくとも１つの光源からの少なくとも１つの光ビームを送る照光領域の空間位置を変更するように適合されている。前記方法は、制御信号を受け取るステップと、制御信号に応じて、前記少なくとも１つの光源からの前記少なくとも１つの光ビームを照光領域の方に送るステップと、を有する。前記少なくとも１つの目の前記位置推定に基づいて、前記照光領域に前記位置推定が含まれるように、前記処理ユニットにおいて前記制御信号が生成される。
【００１６】
本方法と、その好ましい実施形態の利点は、本提案のシステムに関する上記の説明から明らかである。
【００１７】
本発明の更に別の態様によれば、この目的は、コンピュータの内部メモリに読み出し可能であり、前記コンピュータ上で実行されると、上で提案した方法を制御するためのソフトウェアを含むコンピュータプログラムによって実現される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、この目的は、上で提案した方法をコンピュータに実行させるように制御するためのプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な媒体によって実現される。
【００１９】
本発明の更に別の利点、有利な特徴および用途は、以下の説明と従属請求項から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシステムの概略図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従って提案される光源に含まれる発光素子のアレイを示す。
【図３ａ】本発明の実施形態に係る発光素子および光源の異なる構成を示す。
【図３ｂ】本発明の実施形態に係る発光素子および光源の異なる構成を示す。
【図３ｃ】本発明の実施形態に係る発光素子および光源の異なる構成を示す。
【図３ｄ】本発明の実施形態に係る発光素子および光源の異なる構成を示す。
【図４】本発明の一実施形態による制御信号のフォーマットを示す。
【図５】本発明に係る一般的な視標追跡方法をフローチャートによって示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明について、例として開示する好ましい実施形態により、添付の図面を参照してより詳しく説明する。
【００２２】
最初に図１を参照すると、同図は、本発明の一実施形態に係るシステムの概略図を示す。このシステムは、対象１８０の少なくとも１つの目１８１および１８２のそれぞれの位置を自動的に登録および追跡するように適合されている。好ましくは、システムは対象１８０の注視方向を決定し、これにより、例えばコンピュータスクリーン１２０上の視点ＰＲが求められるように更に適合されている。これにより、対象１８０は、視点ＰＲの移動シーケンスに応じて、スクリーン１２０と関連しているコンピュータ装置を制御することができる。
【００２３】
本提案のシステムは、少なくとも１つの撮像装置１５０（例えばビデオカメラの形など）、少なくとも１つの光源１４０および処理ユニット１７０を有する。
【００２４】
撮像装置１５０は、少なくとも１つの目１８１および１８２をそれぞれ表している連続する画像データＤＥＹＥを登録するように適合されている。処理ユニット１７０は、画像データＤＥＹＥを受け取り、これに基づいて少なくとも１つの目１８１および１８２のそれぞれの位置推定を生成するように適合されている。
【００２５】
光源１４０は、対象１８０に光を照射するように配置されており、撮像装置１５０に対して正確に定義された位置にある。ここで、光源１４０は、上記のスクリーン１２０の近くに配置されている視標追跡ユニット１６０の撮像装置１５０のすぐ近くに配置されている（co-located）。例えば、視標追跡ユニット１６０は、スクリーン１２０のフレーム１３０に取り付けられる。更に、光源１４０は、少なくとも１つの光源１４０からの少なくとも１つの光ビームＬを送る照光領域ＡＩＬＬの空間位置を変更するように適合されている。詳細には、光源１４０は、処理ユニット１７０から制御信号ＣＩＬＬを受け取り、制御信号ＣＩＬＬによって指定される照光領域ＡＩＬＬの方に少なくとも１つの光ビームＬを送るように適合されている。
【００２６】
これに対して、処理ユニット１７０は、少なくとも１つの目１８１および１８２のそれぞれの位置推定に基づいて、照光領域ＡＩＬＬに位置推定が含まれるように、制御信号ＣＩＬＬを生成するように適合されている。図５を参照して後述するように、位置推定は、少なくとも１つの目の表現を含む実際に記録された連続する画像データＤＥＹＥによって与えられるか、あるいは、位置推定は、記録済みの連続する画像データＤＥＹＥに基づいて予想される目の位置を表す。更に、処理ユニット１７０は、好ましくは、プログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な媒体１７５（例えばメモリモジュール）を備えるか、これと関連しており、このプログラムは、処理ユニット１７０に、上記の手順に従って少なくとも１つの光源を制御させるように適合されている。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に従って提案される光源１４０に含まれる発光素子のアレイ２４０を示す。アレイ２４０は、第１の数＃Ｒ（例えば１０）の素子の行と第２の数＃Ｃ（例えば１２）の素子の列とを有する。アレイ２４０は、制御信号ＣＩＬＬを受け取ることができる入力を有する。アレイ２４０は、素子の１つ以上のグループが選択的に発光するように、制御信号ＣＩＬＬに応じて発光素子を制御するように更に適合されている。例えば、図２に示すように、４つの発光素子２４１からなる２つのグループがそれぞれ発光し、対象１８０上の指定された照光領域ＡＩＬＬの方にそれぞれの光ビームＬを送るように、制御信号ＣＩＬＬはアレイ２４０を制御する。
【００２８】
アレイ２４０の素子は、好ましくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。これらの素子は、アレイ２４０を形成するために、プリント回路基板（または基板）上に表面実装されてもよい。別の実施形態では、発光素子が、回路基板にハンダ付けされるか、またはワイヤ巻きされたスルーホール搭載ＬＥＤであってもよい。前者の場合は、ＬＥＤは、通常比較的広い光放射ローブ（例えば９０°〜１００°）を有するが、後者の場合、各ＬＥＤは通常レンズ素子を有しており、これが光放射ローブの幅を狭める（例えば５°〜１０°）。これについては、図３ａ，３ｂを参照して下記で更に詳しく説明する。
【００２９】
図３ａは、本発明の第１実施形態に係る光源のアレイ２４０における発光素子２４１，２４２の構成を示す。この実施形態では、光源は、アレイ２４０の前（例えば発光素子２４１，２４２と、目的の照光領域ＡＩＬＬとの間）に取り付けられたコリメーティングレンズ素子３１０を有する。レンズ素子３１０は、目的の領域ＡＩＬＬ、すなわち、対象１８０の少なくとも１つの目１８１および１８２のそれぞれの位置推定を含む領域ＡＩＬＬが照光されるように、素子２４１および２４２から放射される光Ｌに影響するように適合されている。詳細には、コリメーティングレンズ素子３１０は、第１の素子２４１から放射される光が、照光領域ＡＩＬＬの第１の部分Ａ１の方に送られるように、光Ｌに影響するように適合されている。同様に、第２の素子２４２から放射される光は、照光領域ＡＩＬＬの第２の部分Ａ２の方に送られる。このため、素子２４１と素子２４２は、共に領域ＡＩＬＬに照光する。
【００３０】
当然、光源に複数のコリメーティングレンズ素子３１０が含まれていてもよい。更に、小型化のために、これらのレンズ素子の１つ以上がいわゆるフレネルレンズであってもよい。
【００３１】
図３ａに示す本発明の実施形態におけるアレイ２４０の発光素子２４１，２４２は、好ましくは、プリント回路基板／基板に表面実装されたＬＥＤであってもよい。このタイプの素子は、光放射ローブが通常比較的広く（９０°のオーダー）、このため、集束素子（例えば本提案のコリメーティングレンズ）が特に有用となりうる。
【００３２】
図３ｂは、本発明の第２実施形態に係る光源のアレイ２４０における発光素子２４１，２４１ａの構成を示す。ここで、発光素子は、図３ａと基本的には同様に（例えば、行と列に、あるいは同心円状に）編成されうる。しかし、図３ｂに示す実施形態では、発光素子が、互いに異なる向きに配置されている。つまり、第１の素子２４１ａは、第１の次元において、アレイ２４０の法平面Ｎに対して第１の角度αをなす第１の主発光軸Ａを有する。しかし、第２の素子２４１は、法平面Ｎに対する角度が、少なくとも第１の次元において第１の角度αと異なる第２の主発光軸を有する。したがって、第１の発光素子２４１ａと第２の発光素子２４１が、基本的に全く同じ光学特性を有すると仮定すると、これらの素子は、第１の次元に対して異なる方向に発光し、この方向の差は、素子の主発光軸間の角度差によって与えられる。当然、アレイ２４０の発光素子が、複数の次元において（例えばアレイ２４０の行の延長線と列の延長線の両方に対して）互いに異なる主軸を有してもよい。更に、アレイ２４０の２つ以上の素子が同じ軸を有する場合、すなわち正確に同じ向きである場合も、除外されるわけではない。
【００３３】
図３ｂに示す本発明の実施形態のアレイ２４０の発光素子２４１ａ，２４１は、好ましくは、回路基板に、スルーホール搭載されハンダ付けされるか、あるいはワイヤ巻きされたＬＥＤでもよい。このタイプの素子には、通常、個々にレンズ素子を有しており、このため、光放射ローブが比較的狭い（１０°のオーダー）。このため、このような素子は、指定された領域ＡＩＬＬの直接照光に適している。
【００３４】
上記の実施形態に代えて、あるいはこれに加えて、少なくとも１つの透明または反射グレーティング素子が使用されてもよく、その際、グレーティングの幾何学的特性に対して放射光の波長が慎重に選択される。すなわち、これにより、グレーティングを通過する異なる光ビーム同士が有効に（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ）妨害しあう結果、指定された照光領域の方に光を送ることができる。このため、この実施形態では、制御信号ＣＩＬＬの特性が、放射光の波長および／またはグレーティングの幾何学的特性を決定する。
【００３５】
更に別の代替の実施形態では、反射器ベースの光学部品が、指定された照光領域ＡＩＬＬの方に光ビームＬを送るために、光源１４０に使用されてもよい。例えば、光を放射するために、いわゆるラインレーザまたはＬＥＤのアレイが使用されてもよい。ラインレーザ（ＬＥＤのアレイ）が、ラインレーザ（ＬＥＤのアレイ）の延長線と平行な軸を中心に傾斜可能であるか、あるいは、ラインレーザ（ＬＥＤのアレイ）が、凹状の断面を有する長尺状のミラーの方に光を放射するように構成されており、このミラーは、ミラーの長さと、レーザ（ＬＥＤ）によって生成される光の線との両方に略平行な軸を中心に傾斜可能である。
【００３６】
図３ｃは前者の代替の実施形態に係る、すなわち光源３４０が制御信号ＣＩＬＬに応じて傾斜可能である本発明の実施形態を示す。一方、図３ｄは、後者の代替の実施形態に係る、すなわち光源３４０が固定されているが、光源３４０の前にあるミラー３４５が制御信号ＣＩＬＬに応じて傾斜可能である本発明の実施形態を示す。
【００３７】
上記のいずれの場合でも、光の線の投射を、傾斜軸と交差する次元において移動させることができ、これにより、例えば対象の目の対のどのような上下移動にも追従することができる。
【００３８】
指定された領域ＡＩＬＬへの光を更に集光させるために、シングルポイントレーザ（またはＬＥＤ）が使用されてもよく、この場合、レーザ自体が二次元で調節可能であるか、または、レーザの前にある円形の凹状ミラーが二次元で調節可能である。調整軸は、通常、互いに直交している。このため、光の点の投射を、二次元平面内の任意の点に移動させることができ、これにより、対象の目のどのような空間内の動きにも追従することができる。
【００３９】
図４は、本発明の一実施形態による制御信号ＣＩＬＬのフォーマットを示す図を示す。図の縦軸は、本提案の光源１４０の特定の発光素子から放射される光Ｌの強度ＩＬを表し、図の水平軸は時間ｔを表している。
【００４０】
この場合、光源１４０が複数の発光素子を有し、これらの素子が、制御信号ＣＩＬＬに応じて、個々に、または２つ以上の素子の集合で制御可能であるとする。制御信号ＣＩＬＬは、光Ｌが対象の素子から放射されるオン期間を指定する。制御信号ＣＩＬＬは、同様に、光が放射されないオフ期間を指定する。ここで、第１のオン期間ｔＯＮ１がｔ＝０で開始している。この後に、第１のオフ期間ｔＯＦＦ１が続く。続いて、第２のオン期間ｔＯＮ２、第２のオフ期間ｔＯＦＦ２、…のように、このパターンが繰り返される。
【００４１】
図４からわかるように、オン期間ｔＯＮ１，ｔＯＮ２とオフ期間ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２は、それぞれ、時間が等しくなくてもよい。好ましくは、オン期間ｔＯＮ１，ｔＯＮ２およびオフ期間ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２のそれぞれの期間は、制御信号ＣＩＬＬに応じて変更可能である。これによって、少なくとも１つの撮像装置１５０の動作に対して発光を最適化することができる。
【００４２】
本発明の好ましい一実施形態によれば、処理ユニット１７０は、入力パラメータＰＯＮ−ＯＦＦ（図１参照）を受け取り、これに応じて、制御信号ＣＩＬＬのオン期間ｔＯＮ１，ｔＯＮ２およびオフ期間ｔＯＦＦ１，ｔＯＦＦ２をそれぞれ設定するように適合されている。このため、オン期間ｔＯＮ１およびｔＯＮ２が少なくとも１つの撮像装置１５０の露光と同期されるように、オン期間ｔＯＮ１およびｔＯＮ２の時間が計測されうる。すなわち、これにより、放射される光パワーを最適に使用することができる。一般に、撮像装置１５０は、非露光期間に放射される光エネルギーを使用することができないため、オン期間ｔＯＮ１およびｔＯＮ２のそれぞれの期間を、少なくとも１つの撮像装置１５０の露光時間よりも短い値か、あるいはこれと等しい値に設定することが更に有利である。
【００４３】
本提案のシステムの性能を更に改善するために、制御信号ＣＩＬＬの特性に応じて強度ＩＬを変更可能なように、光源１４０の発光素子が、制御信号ＣＩＬＬに応じて制御可能であってもよい。好ましくは、制御信号ＣＩＬＬは、オン期間ｔＯＮの間に放射される光Ｌのパワーを規定する光強度パラメータＩＬを指定する。図４に示すように、光強度パラメータＩＬがオン期間ｔＯＮにわたって一定の値ＩＬであっても、パラメータＩＬが、オン期間ｔＯＮの間の強度ＩＬの特定の変化（例えば漸増またはパルス幅変調）を指定してもよい。
【００４４】
以上をまとめるために、次に、図５のフローチャートを参照して、本発明による視標追跡システムを制御するための一般的な方法について説明する。
【００４５】
最初のステップ５１０において、撮像装置によって記録された連続する画像データに、対象の少なくとも１つの目が検出されているかどうかをチェックする。１つ以上の目が検出されたことが判明した場合、ステップ５２０に移る。しかし、目が検出されなかった場合、ステップ５６０の処理に進む。
【００４６】
ステップ５２０において、画像データに基づいて、少なくとも１つの目のそれぞれの位置推定を決定する。好ましくは、ここに記載の処理ユニットは、位置推定に、従来の視標追跡アルゴリズムを適用する。
【００４７】
その後、ステップ５３０において、少なくとも１つの光源によって対象１８０に光を照射する。その際、位置推定を含む照光領域の方に少なくとも１つの光ビームを送る。好ましくは、同様にステップ５２０の後に、ステップ５３０と並列に実行されるステップ５４０において、位置推定を含む画像データを記録する。
【００４８】
ステップ５３０およびステップ５４０の後にステップ５５０が続き、ステップ５４０で記録された画像データを評価し、目を表しているデータが、画像データ内に存在するかどうかを判定する。また、ステップ５５０において、処理ユニットは、好ましくは従来の視標追跡アルゴリズムを適用する。
【００４９】
その後、ステップ５７０において、終了基準を満たしているかどうか、例えば、所定のユーザコマンドが受信されたかどうかをチェックする。終了基準を満たしていることが判明した場合、処理は終了する。そうでない場合には、ステップ５１０の処理に戻る。
【００５０】
ステップ５６０において、対象の目の少なくとも１つの記録済みの画像に基づいて、少なくとも１つの目の少なくとも１つの位置推定を決定する。この推定は、好ましくは、処理ユニットにより、少なくとも１つの目が存在する記録済みの画像から、動きベクトルを推定することによって決定される。ステップ５６０の後、上記のステップ５３０およびステップ５４０の処理に進む。
【００５１】
図５を参照して説明したプロセスステップと、ステップの任意のサブシーケンスの全ては、プログラムされたコンピュータ装置によって制御され得る。更に、図面を参照して上述した本発明の実施形態は、コンピュータ装置と、コンピュータ装置において実行されるプロセスを備えるが、本発明は、本発明を実施するように適合されたコンピュータプログラム（特に担体にあるコンピュータプログラム）にも拡張される。プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソースの形のほか、例えば部分的にコンパイルされた形、あるいは、本発明に係るプロセスの実装に使用するために適した任意の他の形のオブジェクトコードの形をとってもよい。プログラムは、オペレーティングシステムの一部であっても、独立したアプリケーションであってもよい。担体（Ｃａｒｒｉｅｒ）は、プログラムを伝達することが可能な任意の実体またはデバイスであってもよい。例えば、担体には、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、例えばＣＤ（コンパクトディスク）、半導体ＲＯＭ、ＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＰＲＯＭ）といった記憶媒体、あるいは、例えばフロッピー（登録商標）ディスクまたはハードディスクといった磁気記録媒体が含まれうる。更に、担体は、電気ケーブルまたは光ケーブル、無線あるいは他の手段を介して伝達されうる電気信号または光信号などの伝達可能担体でもよい。プログラムが、ケーブルまたは他のデバイスまたは手段によって直接伝達されうる信号において実施される場合、担体がこのようなケーブルまたは装置または手段によって構成されてもよい。別の実施形態では、担体が、プログラムが組み込まれている集積回路、関連するプロセスを実行するため、あるいは関連するプロセスの実行に使用するように適合された集積回路であってもよい。
【００５２】
「含む／有する」という用語が本明細書で使用される場合、これらは、記載した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を指すものとする。しかし、これらの用語は、１つ以上の追加の機能、整数、ステップまたは構成要素またはその群の存在または追加を排除するものではない。
【００５３】
本明細書における先行技術の引用は、引用された先行技術がオーストラリアにおける共通の一般的な知識の一部を形成していることを認めるものでも示唆するものでもない。
【００５４】
本発明は、図に記載した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲内で自由に変形することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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