(57)【要約】【課題】使用者の視野を遮ることがなく、使用者の視野に影響を与えない耳掛け式視線入力装置を提供する。【解決手段】本発明に係る耳掛け式視線入力装置は、本体内に作動に必要な電子部品を有し、使用者が耳に掛けることができる耳掛け部が前記本体から外側へ延伸して設置され、使用者の眼球映像を取得するキャプチャモジュールが前記本体と接続される。本発明に係る耳掛け式視線入力装置は、眼球の動きを識別、検知し、様々な制御を行うことが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視線入力装置であって、
作動に必要な電子部品を備える本体と、
前記本体に接続され、使用者の片耳に掛けられる耳掛け部と、
前記本体と電気的に接続され、使用者の眼球映像を取得するキャプチャモジュールと、を備える耳掛け式視線入力装置。
【請求項２】
前記耳掛け式視線入力装置は更に、前記本体と接続されるアームを備え、前記キャプチャモジュールは前記アーム上に設置されることを特徴とする請求項１記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項３】
前記アームは更に、前記本体に対して旋回することができ、且つ前記本体と接続されることを特徴とする請求項２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項４】
前記耳掛け式視線入力装置は更に、軸を備え、前記アーム及び前記本体は前記軸によって軸接続され、前記アームは前記軸を中心として前記本体に対し旋回することで調節することが可能であることを特徴とする請求項２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項５】
前記耳掛け式視線入力装置は、更に、信号入出力モジュールを備え、前記信号入出力モジュールは前記キャプチャモジュールが取得した映像を信号に変換した後無線入出力方式によって演算装置へ送信することを特徴とする請求項１または２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項６】
前記耳掛け式視線入力装置は、更に、ケーブルを備え、前記ケーブルは前記キャプチャモジュールが取得した映像を有線入出力方式によって演算装置へ送信することを特徴とする請求項１または２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項７】
前記耳掛け式視線入力装置は、更に、前記本体及び前記耳掛け部の交差する場所に設置されるスピーカーモジュールを備えることを特徴とする請求項１または２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項８】
前記耳掛け部は、フレキシブル素材によって構成され、変形することができることを特徴とする請求項１または２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項９】
前記耳掛け式視線入力装置は、更に、前記本体と電気的に接続され、音声を受信することができるマイクを備えることを特徴とする請求項１または２記載の耳掛け式視線入力装置。
【請求項１０】
前記マイクは、前記本体或いは前記アーム上に設置されることを特徴とする請求項９記載の耳掛け式視線入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視線入力装置に関し、特に、左右一方の耳に掛けて使用する耳掛け式視線入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼球の運動によって設備装置を制御し、或いは研究を行う技術は既に広く知られた技術である。例えば、アメリカ特許公開番号ＵＳ２０１１／０２７９６６６では、使用者に特殊な眼鏡を掛けさせ、使用者の前方に多くの品物が収納されたディスプレイ棚を設置し、前記ディスプレイ棚には適当な場所に複数の定位検知センサが設置され、前記眼鏡は使用者の視線を検知し、データ処理ユニット及びストレージに信号を送るＣＣＤカメラを有し、前記ＣＣＤカメラは前記眼鏡のフレーム上に設置され、前記フレームは更に位置検知センサを有し、前記位置検知センサと前記定位検知センサが互いに信号を送ることで、使用者と前記ディスプレイ棚の相対的な空間関係を認識する技術が提案されている。当該技術の目的は商品開発研究や調査等の販売テーマに於いて、使用者の視線が注視し、或いは一点に留まる程度を観察するものであり、これによってメーカーはどのような商品の包装が消費者に歓迎されるかを知ることができる。このような技術は既にトビー・テクノロジー社の開発したアイトラッカーに応用されている。
【０００３】
また、アメリカ特許広告６，００３，９９１では、患者に眼鏡を掛けさせ、前記眼鏡の正面に患者の眼球映像を取得するカメラを設置し、ケーブルを介して前記眼球映像をコンピューター設備とモニタに送信することで、患者の眼球状態を観察することができ、治療や医学研究に利用できる、医学分野に適した装置が提案されている。
【０００４】
ロチェスター大学理工学部のＪａｓｏｎ  Ｓ．ｂａｃｏｃｋ及びＪｅｆｆ  Ｂ．  Ｐｅｌｚ等が発表した論文“Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ａ  ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  ｅｙｅｔｒａｃｋｉｎｇ  ｈｅａｄｇｅａｒ”には、軽くて、低コストで、オープンソースであることを特徴とした眼球追従装置が提案されており、この装置は、眼鏡のフレーム上に使用者の眼球に照準が合わせられたカメラを設置し、眼球の運動状態を追従するものとなっている。
【０００５】
また、ＴｅｍｐＯｎｅ、Ｇｒａｆｆｉｔｉ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂ、ＯｐｅｎＦｒａｍｅｗｏｒｋｓ、Ｔｈｅ  Ｅｂｅｌｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ等による研究チームが２００７年に開発した「ＥｙｅＷｒｉｔｅｒ」は、前述のＪａｓｏｎ等が開発した眼球制御装置に類似した装置である。「ＥｙｅＷｒｉｔｅｒ」を開発したきっかけは、「ＡＬＳ（筋萎縮性側索硬化症）」により徐々に四肢の事由を失っていったグラフィティアーティストのＳａｍｕｅｌ  Ｔａｙｌｏｒ  Ｃｏｌｅｒｉｄｇｅが、眼球を利用して再度作品を描くことができるように、とあるソフトウェア開発者達が集まったのが始まりである。眼鏡のフレーム上に設置された２つのカメラが、使用者の２つの眼球の正面に向けられ、オープンソースコードであるプログラムによってデータを読み込み、眼球の運動を検知する「ＥｙｅＷｒｉｔｅｒ」によって、Ｓａｍｕｅｌは再び絵を描けるようになった。
【０００６】
Ｂａｓｉｌｉｏ  Ｎｏｒｉｓ、Ｊｅａｎ−Ｂａｐｔｉｓｔｅ  Ｋｅｌｌｅｒ及びＡｕｄｅ  Ｂｉｌｌａｒｄ等によって提出された論文“Ａ  ｗｅａｒａｂｌｅ  Ｇａｚｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｈｉｌｄｒｅｎ  ｉｎ  Ｕｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ”では、上下に隣り合う２つのカメラと、前記カメラの間に設置される一枚の鏡が設置された装置であって、上側に位置する前記カメラが使用者の正面の映像を撮影し、下側に位置する前記カメラが使用者の手の動きをキャプチャし、同時に前記鏡を介して使用者の眼球映像を同時に取得する装着式眼球追従装置が提案されている。この装置は主に児童の学習状況を観察記録するためのものであり、更には犬猫のような小型ペットに装着することも可能である。使用する際は帽子に前記装置を取り付け、児童に帽子を被らせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】アメリカ特許公開ＵＳ２０１１／０２７９６６６
【０００８】
【特許文献２】アメリカ特許公告６，００３，９９１
【０００９】
【特許文献３】アメリカ特許第７，９７４，６６４号
【００１０】
【特許文献４】アメリカ特許第７，２８９，６４０号
【００１１】
【特許文献５】アメリカ特許第８，０２７，６３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の技術はいずれも、異なる目的のために類似した解決方法が提案されたものだが、これらの装置はいずれも、眼鏡のフレーム上にカメラを設置することで眼球映像を取得している。この方法では既に眼鏡を使用している使用者や、ベッドに横になっている患者にとって便利であるとは言い難い。一般の使用者は、カメラを設置するために適合した眼鏡フレームを準備する必要があり、眼鏡フレームの形状を自由に選択することができなくなる。また患者は、手術をし、或いはその他様々な理由によってベッドに横になる必要があり、また体が不自由で寝返りをうつのにも看護士の手助けが必要になる患者も多く、体を回転させチューブの交換や薬剤塗布を行う医療行為の際、眼鏡フレームが体の回転によって正確な位置からずれてしまう。また、眼鏡フレームは一般的に両方の耳に同時に掛けられるものであり、左右どちらに向いて横になっていても、患者の耳を圧迫してしまい、使用上様々な障害となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明は、従来の両方の耳に同時に掛ける眼鏡フレーム設計を切り捨て、左右一方の耳に掛けて使用し、上述の欠点を解決することのできる耳掛け式視線入力装置を提供する。
【００１４】
本発明は、耳掛け式視線入力装置であって、作動に必要な電子部品を備える本体と、前記本体に接続され、使用者の片耳に掛けられる耳掛け部と、前記本体と電気的に接続され、使用者の眼球映像を取得するキャプチャモジュールと、を備える耳掛け式視線入力装置。一好ましい実施例において、前記耳掛け部は、フレキシブル素材によって構成され、変形することができる。
【００１５】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は更に、前記本体と接続されるアームを備え、前記キャプチャモジュールは前記アーム上に設置される。
【００１６】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置の一実施例において、前記アームは更に、前記本体に対して旋回することができ、且つ前記本体と接続される。また、前記接続方式は特に制限されてなく、接続できるすべての方式でよい。前記接続方式の一実施例において、前記耳掛け式視線入力装置は更に、軸を備え、前記アーム及び前記本体は前記軸によって軸接続され、前記アームは前記軸を中心として前記本体に対し旋回することで調節することが可能である。
【００１７】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は更に、前記キャプチャモジュールが取得した映像を信号に変換し、該信号を分析することにより使用者の眼球映像の意味を取得する。映像を演算装置へ送信するのは従来の技術であり、無線入出力方式によって映像を演算装置へ送信することが可能である。又は、該耳掛け式視線入力装置は更に、ケーブルを備え、前記ケーブルは前記キャプチャモジュールが取得した映像を有線入出力方式によって演算装置へ送信する。
【００１８】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は更にスピーカーモジュールを備える。該スピーカーモジュールは本体及び耳掛け部が交差する場所に設置される。
【００１９】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は更に前記本体と電気的に接続され、音声を受信することができるマイクを備える。一実施例において、該マイクは前記アームの末端に設置される。
【００２０】
上述の課題を解決するための本発明の一つの特徴に従った耳掛け式視線入力装置は、左右一方の耳に掛けて使用することで、使用者の視野を遮ることがなく、使用者の視野に影響を与えない解決方法を提供することができる。本発明に係る装置は、既に眼鏡を使用している使用者でも、眼鏡フレームに特別な改造を施す必要なく使用することのできる設計である。使用者が眼鏡を使用しているか否かに左右されず、誰にでも使用することができる。医学分野での応用に於いても、執刀中の医師の場合であっても、医師の視界を遮ることなく、より安全な手術環境を提供することができる。体の不自由な患者の場合、寝返りや清拭等の医療行為に於いても、本発明に係る装置は、看護士の作業に干渉することがない。眼鏡を利用した視線入力装置が起こす様々な課題を持つ従前の技術と比べ、本発明に係る装置はより合理的であり、あらゆる医療行為に適している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る装置は、車の運転の際の安全を保障する耳掛け式視線入力装置である。従前の視線入力装置は、カメラを使用者の眼球に対し正面に設置することを推奨するものが多く、使用者の眼球の真正面に設置することで眼球の映像を適切に取得することが可能となっている。前述の技術はそのカメラをやや下方に移動させ、使用者の視界を完全には遮らないように注意している。しかし、車の運転の場合は、運転手の視界を遮るものがあってはならず、視野の一部のみを遮る設計であっても安全上の懸念がある。特に、大型車両の運転手は座席位置が通常の車両より高く、従前の視線入力装置では運転手の視野の下半分を遮るので、従前の設計では視野の一部を引き換えに視線入力機能を利用することになるが、視覚上の死角が交通事故に繋がる可能性がある。本発明に係る耳掛け式視線入力装置は、側面からの撮影を行うため、運転手の視野を全く遮ることなく、交通安全の要件を満たした条件のもと、視線入力機能を提供することが可能である。
【００２２】
アメリカ特許第７，９７４，６６４号では、当該特許の図面２及び３に示されるブルートゥースイヤホンのデザインが提案されており、その技術はブルートゥースイヤホンの耳掛け回転構造に重きを置いている。当該特許は片耳に掛ける構造を記載しているが、眼球を撮影するための装置に利用することを提案したものではない。また、本発明に係る装置はキャプチャモジュールをアーム上に設置しており、前記キャプチャモジュールの撮影角度を調節することで、使用者の眼球映像を取得することができ、更に本発明に係る装置は、視線入力機能及び臨床医療上の使用に提供することもできるため、本発明が提供する技術は特許の要件である進歩性に合致したものである。また、参考まで、アメリカ特許第７，９７４，６６４号と同領域の類似技術において、アメリカ特許第７，289，640号及び第8，027，638号がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に従った耳掛け式視線入力装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について以下に説明する。
【実施例】
【００２５】
図1は、本発明の一実施例に係る耳掛け式視線入力装置を示したものである。
【００２６】
該耳掛け式視線入力装置は、本体１０と、耳掛け部２０と及びキャプチャモジュール４０とを備える。本体１０の内部に作動に必要な電子部品が設置され、耳掛け部２０が本体１０に接続され、略U形状で、使用者の片耳に掛けられる。より良いのは、耳掛け部２０は、フレキシブル素材によって構成され、変形することができ、使用者が耳の形に合わせて自由に調整できる。
【００２７】
本願明細書に記載される「作動に必要な電子部品」は、本発明に係る耳掛け式視線入力装置の内部に設置される主要な電子部品であって、例えば、電池、チップ、メモリ、ダイオード或いはプリント基板等の部品のことである。また、キャプチャモジュール５０が取得した映像を本体１０が受信し、本体１０内で前記映像を信号へ変換するために必要な電子部品はすべて本発明の範囲に含まれる。
【００２８】
本実施例の耳掛け式視線入力装置は、アーム３０と、アーム３０上に設置されるキャプチャモジュール４０と、を備える。キャプチャモジュール４０は使用者の眼球映像を取得するのに使用される。アーム３０は本体１０の片側から外側に向かって延伸して設置され、本体１０及びアーム３０はそれぞれ軸５０によって軸接続される。アーム３０は軸５０を中心として、本体１０に対して旋回させることができる。これにより、使用者は角度を調節することができる。アーム３０及び本体１０の接続方法はこれに制限されず、本体１０とアーム３０を接続させ旋回させることのできる接続方法はすべて本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
本発明に係る視線入力装置において、キャプチャモジュール４０はアーム３０の末端に設置することが望ましい。本文に記載される「アーム３０の末端」とはアーム３０を本体１０と固定している方とは反対側の一端のことである。アーム３０は長さを調節できるものが望ましい。本発明に係る視線入力装置は軸５０を中心としてアーム３０を本体１０に対して旋回させることができ、更に長さを調節することができることにより、キャプチャモジュール４０をアーム３０の末端に設置するメリットは、使用者の眼球の位置に従って長さ及び角度の調節を行うことで、キャプチャモジュール４０を最も適した位置へと調節し、使用者の眼球映像を取得することができることである。
【００３０】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は更に、信号入出力モジュール（図示せず）を備える。前記信号入出力モジュールは本体１０の内部に設置されることが望ましい。本発明に係る耳掛け式視線入力装置のキャプチャモジュール４０が取得した映像を前記信号入出力モジュールによって出力し、或いはキャプチャモジュール４０が取得した映像を先に本体１０に出力し信号へ変換した後前記信号入出力モジュールを介して出力する。前記信号入出力モジュールは映像或いは信号を無線入出力方式或いはケーブル（図示せず）による有線入出力方式によって外部へ送信することが可能である。映像或いは信号または様々なデータは演算ユニット（図示せず）に送信され、前記演算ユニットは前記映像或いは信号を処理し、または保存する。前記演算ユニットは異なる需要に対し、前記映像或いは信号を処理する。例えば、動向位置の検知、瞬き回数或いは眼球移動方向の検知等である。需要に適する機能によって、前記映像或いは信号は対応するデータへと変換される。
【００３１】
本発明に係る視線入力装置は更に、スピーカーモジュール６０を備える。スピーカーモジュール６０は本体１０及び耳掛け部２０が交差する場所に設置され使用者の耳の片側に位置し、或いはイヤホンのような形状にし使用者の耳内部に設置される。スピーカーモジュール６０は音声を発し使用者に聞かせることが可能である。前記音声を発する方法は、発したい音声の信号を外部の演算装置（図示せず）を介して前記信号入出力モジュールによってスピーカーモジュール６０へ送信される。
【００３２】
本発明に係る視線入力装置は更に、アーム３０上にマイク（図示せず）を設置することを選択することが可能である。前記マイクはキャプチャモジュール４０の付近（すなわちアーム３０の末端）に位置し、使用者の音声を受信し、本発明に係る耳掛け式視線入力装置の入力機能を拡張するものである。例えば、音声を記録し、或いは非常時の緊急医療コール等である。
【００３３】
本発明に係る耳掛け式視線入力装置は使用者の眼球映像を取得した後、眼球運動に対し分析を行い、様々な制御を行うことが可能である。例えば、自動で電話をかける、車椅子等の前進後退や方向転換、音量調節や曲の変更等である。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。よって、本発明の請求範囲に述べる形状、構造、特徴と、当該発明主旨に基づく均等変化及び修飾は、本発明の請求範囲に含まれることを主張すべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１０      本体
２０      耳掛け部
３０      アーム
４０      キャプチャモジュール
５０      軸
６０      スピーカーモジュール
【図１】
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