(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼の像を撮影し、撮影した像から視線の方向を検出する視線検出装置において、
眼を赤外光によって照明する照明ユニットと、
前記照明の反射光を用いて眼の像を撮影する撮像手段と、
前記照明ユニットからの光を、所定の回折角を有する回折によって進路を変えて、眼に導くとともに、眼からの反射光を、前記回折角を有する回折によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備え、
前記導光手段は、眼の前方からの可視光を全て透過させる一方、前記照明ユニットからの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を前記撮像手段と前記照明ユニットの方向に向けて反射することを特徴とする視線検出装置。
【請求項２】
眼の像を撮影し、撮影した像から視線の方向を検出する視線検出装置において、
眼を赤外光によって照明する照明ユニットと、
前記照明の反射光を用いて眼の像を撮影する撮像手段と、
前記照明ユニットからの光を、回折によって進路を変えて、眼に導くとともに、眼からの反射光を、回折によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備え、
前記導光手段は、眼の前方からの可視光を全て透過させる一方、前記照明ユニットからの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を前記撮像手段と前記照明ユニットの方向に向けて反射することを特徴とする視線検出装置。
【請求項３】
導光手段がホログラム光学素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の視線検出装置。
【請求項４】
１対の透明板とこれらの透明板に取り付けられた１対の支持部材を有し、支持部材が頭部の側方に位置して側頭部で支持され、透明板が左右の眼の直前に位置するように、人の頭部に装着される装着手段を備え、
導光手段が装着手段の透明板に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の視線検出装置。
【請求項５】
前記照明ユニットおよび前記撮像手段が、前記支持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の視線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼の像を撮影して視線の方向を検出する視線検出装置に関し、例えば、視線の方向によって表明された使用者の意思を機器の制御に反映させるために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
映像により高い臨場感を提供するバーチャルリアリティの分野では、視線の方向を検出して、検出した視線の方向に応じた映像を表示することが行われている。また、近年では、障害により身体を自由に動かすことが困難な人のために、視線の方向を検出し、検出した視線の方向からその人の意思を判断して、機器の動作を制御することが提案されている。例えば、視線の方向に応じてテレビをオン／オフし、受信チャンネルを切り替える。
【０００３】
姿勢や頭部の向きにかかわらず確実に視線の方向を検出し得るようにするためには、装置全体または装置のうち視線の検出に直接関与する部分を、使用者の頭部に装着する形態とする必要がある。頭部への装着のための形態としては、ヘルメット型、ゴーグル型、眼鏡型等があり、日常生活で使用する場合は、通常、最も自然な眼鏡型とされる。
【０００４】
視線の方向の簡便な検出方法の１つに、眼の像を撮影して、撮影した像における黒眼部分の位置に基づいて視線の方向を判断するものがある。この方法は、簡素な構成で実施することができ、日常生活で使用する装置に適する。ただし、眼の像を撮影するための撮像部によって視野が遮られて、使用者が不快感を覚えたり、安全性が損なわれたりすることのないように配慮する必要がある。このため、視野の周辺部に撮像部を配置して、眼に対して斜めの方向から眼の像を撮影することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、視野の周辺部に撮像部を配置して眼の正面から大きく離れた方向から撮影すると、撮影される眼の範囲が狭くなって、検出精度が低下したり、検出が困難になったりすることがある。例えば、使用者が視線を撮像部の反対方向に向けているときには、黒眼が撮影されなくなり、視線の検出はできない。
【０００６】
この不都合を解消する方法として、撮像部を視野の周辺部に配置するとともに、外部からの光を透過させて眼に導き、眼からの光を反射して撮像部に導く半透過性の反射光学素子を眼の前方に配置することが考えられる。このようにすると、視野が遮られるのを避けることができるだけでなく、正面付近から見た眼の像を撮影することが可能になって、確実にかつ精度よく視線の方向を検出することができる。
【０００７】
ただし、半透過性の反射光学素子として、ごく一般的なハーフミラーを用いるのでは、外部からの光の一部が素子によって反射されて眼に入射しなくなるため、観察される外界の像の一部が暗くなってしまい、使用者に不自然な印象を与える。半透過性の反射光学素子として、特定の波長範囲の光を選択的に反射するダイクロイックミラーを用い、これによって反射される波長範囲の光を撮影に利用するようにすれば、外界の像の一部が暗くなるのを軽減することができる。
【０００８】
しかしながら、ハーフミラーやダイクロイックミラーは光を正反射するため、それらの向きによって撮像部の位置が決まってしまい、それらと撮像部の配設位置に大きな制約が生じて、装置の小型化が難しくなる。例えば、ミラーを眼の直前に配置し、ミラーの真上または真下に撮像部を配置するときは、ミラーの前後方向の長さを上下方向の長さに等しくすることになり、厚くなってしまって、眼鏡型とするのに適さなくなる。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、視野を遮り難く、しかも小型化が容易な視線検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、眼の像を撮影し、撮影した像から視線の方向を検出する視線検出装置は、眼を赤外光によって照明する照明ユニットと、前記照明の反射光を用いて眼の像を撮影する撮像手段と、前記照明ユニットからの光を、所定の回折角を有する回折によって進路を変えて、眼に導くとともに、眼からの反射光を、前記回折角を有する回折によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備え、前記導光手段は、眼の前方からの可視光を全て透過させる一方、前記照明ユニットからの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を前記撮像手段と前記照明ユニットの方向に向けて反射する構成とする。
また、本発明では、眼の像を撮影し、撮影した像から視線の方向を検出する視線検出装置は、眼を赤外光によって照明する照明ユニットと、前記照明の反射光を用いて眼の像を撮影する撮像手段と、前記照明ユニットからの光を、回折によって進路を変えて、眼に導くとともに、眼からの反射光を、回折によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備え、前記導光手段は、眼の前方からの可視光を全て透過させる一方、前記照明ユニットからの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を前記撮像手段と前記照明ユニットの方向に向けて反射する構成とする。
【００１１】
この視線検出装置では、導光手段を備えたことで、撮像手段を視野の周辺部または視野外に配置しても眼の広い範囲を撮影することが可能であり、撮像手段によって視野が遮られるのを避けつつ、確実にかつ精度よく視線の方向を検出することができる。導光手段は回折光学素子であり、回折波長、回折角、回折効率等の回折条件の設定次第で、眼からの光を回折して撮像手段の方向に向かわせ、外部からの光を回折することなく透過させるようにすることが可能である。したがって、導光手段によって視野が遮られたり外界の像の一部が暗くなったりすることも避けられる。また、反射回折光を眼に導く設定とすることも、透過回折光を眼に導く設定とすることもできる。
【００１２】
さらに、回折角を広い角度範囲の中から選択することが可能であり、これにより、導光手段と撮像手段の配設位置の自由度が高まり、装置の小型化が容易になる。例えば、導光手段を眼の直前に配置しその真上または真下に撮像手段を配置するときでも、導光手段を前後方向の長さが上下方向の長さの半分程度以下の薄型とすることができる。導光手段は微細な物理的凹凸から成る回折格子とすることが可能である。
【００１３】
導光手段はホログラム光学素子とすることもできる。ホログラム光学素子は作製が容易であり、透明な材料の表面だけでなく、内部に設ける場合にも適する。
【００１４】
上記の視線検出装置は、１対の透明板とこれらの透明板に取り付けられた１対の支持部材を有し、支持部材が頭部の側方に位置して側頭部で支持され、透明板が左右の眼の直前に位置するように、人の頭部に装着される装着手段を備え、導光手段が装着手段の透明板に設けられている構成とするとよい。装着部材は眼鏡型であり、日常生活での使用に便利な装置となる。前記照明ユニットおよび前記撮像手段は、前記支持部材に取り付けられていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の視線検出装置１の要部の外観を図１に示し、その回路構成の概略を図２〜図４に模式的に示す。視線検出装置１は、装着ユニット２０、撮像ユニット３０、コントロールユニット４０、表示ユニット５０および照明ユニット６０より成る。視線検出装置１は撮像ユニット３０によって眼の像を撮影し、撮影した像における黒眼の位置から視線の方向を検出するもので、撮像ユニット３０は使用者の頭部に装着される装着ユニット２０に取り付けられている。
【００１９】
装着ユニット２０は、１対の透明板２１Ｌ、２１Ｒ、これらの透明板２１Ｌ、２１Ｒを連結する連結部材２２、透明板２１Ｌ、２１Ｒの側端部に取り付けられ、透明板から遠い端部が湾曲した棒状の１対の支持部材２３Ｌ、２３Ｒ、および連結部材２２に取り付けられ、連結部材２２から遠い端部に面積の広い部分を有する１対の支持部材２４Ｌ、２４Ｒより成る。装着ユニット２０が頭部に装着されたとき、透明板２１Ｌ、２１Ｒがそれぞれ左右の眼の直前に位置し、支持部材２３Ｌ、２３Ｒが左右から頭部を挟んで耳の上縁を含む側頭部で支持され、支持部材２４Ｌ、２４Ｒが鼻の上部両側部で支持される。すなわち、装着ユニット２０は眼鏡型であり、透明板２１Ｌ、２１Ｒが一般の眼鏡のレンズに、支持部材２３Ｌ、２３Ｒがつる（テンプル）に、支持部材２４Ｌ、２４Ｒが鼻当てに相当する。
【００２０】
撮像ユニット３０は、一方の支持部材２３Ｌに取り付けられており、支持部材２３Ｌが取り付けられている透明板２１Ｌに向けて配置されている。照明ユニット６０も、支持部材２３Ｌに取り付けられており、撮像ユニット３０の近傍に位置して、透明板２１Ｌに向けて配置されている。照明ユニット６０には、赤外光を発する発光ダイオード、その駆動部、およびコントロールユニット４０から無線で与えられる制御信号を受ける受信部が内蔵されている。
【００２１】
透明板２１Ｌの使用者の顔側の表面のうち中央よりもやや下方の部位には、微細な凹凸形状の周期的配列である回折格子２５が設けられている。回折格子２５は、前方からの可視光を全て透過させるように設定されている。したがって、回折格子２５の存在により使用者が観察する外界の像の一部が暗くなることはない。回折格子２５は、また、照明ユニット６０からの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を撮像ユニット３０と照明ユニット６０の方向に向けて反射するように設定されている。
【００２２】
視線検出装置１は、照明ユニット６０からの赤外光によって眼を照明し、その反射光を用いて眼の像を撮影する。使用者の眼から撮像ユニット３０に導かれる光は、使用者の眼の像だけでなく、眼の表面に映った外界の像も表すが、撮像ユニット３０が撮影に用いる光を可視光ではなく赤外光としたことで、眼の像の認識に際して外界の像がノイズとなることが避けられ、像認識を誤りなく行うことができる。
【００２３】
図２に示すように、撮像ユニット３０は、光電変換を行うことによって光が表す像を撮影する撮像素子３２、撮像素子３２上に光を結像させる撮影レンズ３１、撮像素子３２を駆動する駆動部３３、およびコントロールユニット４０との間で無線によって通信を行う送受信部３４を含む。撮像素子３２は照明ユニット６０が発する赤外光に対して感度を有する。
【００２４】
送受信部３４は、コントロールユニット４０からの制御信号を受けて駆動部３３に与え、駆動部３３は与えられる制御信号に応じて、撮像素子３２の光電変換と信号出力を制御する。撮像素子３２の出力信号は送受信部３４に与えられ、送受信部３４は撮像素子３２の出力信号をコントロールユニット４０に送信する。なお、図示しないが、撮像ユニット３０には各部に電力を供給する小型の電池が備えられている。
【００２５】
図３に示すように、コントロールユニット４０は、送受信部４１、信号処理部４２、視線方向判定部４３、制御部４４、出力部４５、映像生成部４６、および映像出力部４７を含む。送受信部４１は、撮像ユニット３０の送受信部３４と無線で通信し、制御信号を撮像ユニット３０に与えるとともに、撮像素子３２の出力信号を受けて信号処理部４２に与える。送受信部４１は照明ユニット６０にも制御信号を与える。信号処理部４２は、送受信部４１から与えられる撮像素子３２の出力信号にデジタル化を含む所定の処理を施して、撮影された画像を表す画像データを生成する。
【００２６】
視線方向判定部４３は、信号処理部４２が生成した画像データのコントラストから黒眼の部分を検出して、撮影された像全体における黒眼の部分の位置から視線の方向を判定する。撮像素子３２から視線方向判定部４３までの一連の動作によって視線の方向が検出され、検出された視線の方向は制御部４４に与えられる。制御部４４は、コントロールユニット４０内の各部の動作を制御するとともに、送受信部４１を介して撮像ユニット３０および駆動ユニット６０の動作も制御する。
【００２７】
視線検出装置１は、使用者が視線の方向によって表す意思に従ってテレビ等の外部機器を制御するためのインターフェースとして用いることを目的の１つとして開発されており、外部機器に制御信号を出力するための出力部４５を有する。制御部４４は、検出された視線の方向に応じて外部機器への制御信号を生成し、出力部４５を介して出力する。
【００２８】
視線の方向と外部機器の制御とを対応づけ、また、所望の制御をするために使用者がどの方向に視線を向けるべきかを案内するために、視線検出装置１は、いくつかの選択肢を表す映像を表示して使用者に提供する。このために、視線検出装置１は表示ユニット５０を有しており、コントロールユニット４０には、映像生成部４６と映像出力部４７が設けられている。映像生成部４６は表示する映像を表す映像信号を生成し、映像出力部４７はその映像信号と制御信号を表示ユニット５０に出力する。制御部４４は映像生成部４６による映像信号の生成も制御する。
【００２９】
図４に示すように、表示ユニット５０は、表示素子５１、コンデンサレンズ５２、光源部５３、駆動部５４、および受信部５５を含む。表示素子５１は小さな透過型の液晶表示器である。光源部５３は発光ダイオードより成り、表示素子５１を照明するためのバックライトを供給する。コンデンサレンズ５２は光源部５３からの光を略平行光として表示素子５１に導く。駆動部５４は、映像信号に応じて表示素子５１を駆動し、制御信号に応じて光源部５３を制御する。受信部５５は、コントロールユニット４０の映像出力部４７から映像信号と制御信号を受けて、駆動部５４に与える。
【００３０】
コントロールユニット４０と表示ユニット５０はケーブル７０によって接続されており、映像信号および制御信号はケーブル７０を介して送信される。表示ユニット５０の各部への電力供給もケーブル７０を介してコントロールユニット４０から行われる。なお、撮像ユニット３０と同様に、表示ユニット５０も無線でコントロールユニット４０と通信するようにしてもよい。
【００３１】
図１に示すように、表示ユニット５０は、装着ユニット２０の透明板２１Ｒの上縁に取り付けられている。表示ユニット５０と透明板２１Ｒの断面を図５に示す。表示素子５１からの映像光は透明板２１Ｒの上端面から透明板２１Ｒの内部に入り、対向する２つの表面で全反射されながら下方に向かう。透明板２１Ｒの中央部には表面に対して傾斜したホログラム光学素子２６が埋設されており、ホログラム光学素子２６は映像光を反射して使用者の眼に入射させ、表示素子５１に表示された映像の拡大虚像を提供する。ホログラム光学素子２６は外部からの光を全て透過させるように回折条件を設定されており、視野の妨げとはならない。
【００３２】
テレビを制御する場合を例にとって、視線検出装置１が提供する映像の例を図６に示す。映像の右上部には、テレビの電源のオンとオフを指示する２つの選択肢が示されており、左部にはチャンネルの切り替えおよび音量の調節を指示する４つの選択肢が示されている。また、右下部には、制御の対象を他の機器に切り替えることを指示する選択肢と、視線の基準方向を再設定することを指示する選択肢が示されている。コントロールユニット４０の制御部４４は、検出された視線の方向にいずれかの選択肢が位置し、その視線の方向が所定時間（例えば５〜１０秒）変化しないときに、使用者がその選択肢を選択したと判断して、その選択肢に対応する制御信号を生成する。
【００３３】
視線の基準方向を再設定するのは、真正面を注視するときでも黒眼の位置が使用者ごとに相違するのを考慮して、視線検出装置１を個々の使用者に適合させるためである。また、何らかの理由で、検出される視線の方向が実際の使用者の視線の方向に合致しなくなった場合に、適切に検出を行い得るようにするためでもある。使用者が視線の基準方向を再設定することを指示した場合に表示する映像の例を図７に示す。所定の印を所定時間注視すべき旨のメッセージが示され、注視すべき印が映像の中央に表される。制御部４４は、この間に検出された視線の方向を視線の基準方向として、その後の視線の方向の取り扱いに利用する。
【００３４】
なお、視線検出装置１は、右眼に映像を提供し左眼の像を撮影して視線の方向を検出しているが、人の左右の眼は連動するから、このように映像を提供する眼と視線を検出する眼を同じにしなくても、映像を観察しようとする視線の方向を検出することが可能である。
【００３５】
視線検出装置１は、外部機器の制御のためのインターフェースとして利用することができるほか、映像の鑑賞のためにも利用することができる。この場合、検出された視線の方向に応じた映像を提供することが可能であり、これにより、使用者は高い臨場感を味わうことができる。
【００３６】
第２の実施形態の視線検出装置２の要部を図８に示す。この視線検出装置２は、第１の実施形態の視線検出装置１を修飾して、回折格子２５をホログラム光学素子２７に替えたものである。ホログラム光学素子２７は、前方からの可視光を全て透過させるように回折条件を設定されている。したがって、ホログラム光学素子２７の存在により使用者が観察する外界の像の一部が暗くなることはない。ホログラム光学素子２７は、また、照明ユニット６０からの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を撮像ユニット３０と照明ユニット６０の方向に向けて反射するように回折条件を設定されている。
【００３７】
ホログラム光学素子２７は、感光材料を透明板２１Ｌの表面に塗布した状態でホログラム露光を行うことによって作製することができる。また、フィルム状のホログラム光学素子２７を別途作製しておき、これを透明板２１Ｌの表面に貼り付けるようにしてもよい。装着ユニット２０、コントロールユニット４０、表示ユニット５０および照明ユニット６０の構成は視線検出装置１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００３８】
第３の実施形態の視線検出装置３の要部を図９に示す。この視線検出装置３は第１、第２の実施形態の視線検出装置１、２のものと同様の装着ユニット２０、コントロールユニット４０、および表示ユニット５０を有している。撮像ユニット３０は、視線検出装置１、２のものと類似の構成であるが、透明板２１Ｌの上縁に取り付けられている。また、照明ユニット６０は省略されており、視線検出装置３は外部からの光を利用して眼の像を撮影する。したがって、撮像素子３２としては可視光に対して感度を有するものを用いている。
【００３９】
撮像ユニット３０と透明板２１Ｌの断面を図１０に示す。透明板２１Ｌの中央部には表面に対して傾斜したホログラム光学素子２８が埋設されている。ホログラム光学素子２８は、前方からの光を全て透過させて眼に導き、眼からの光を反射して透明板２１Ｌ内を進行させるように回折条件を設定されている。ホログラム光学素子２８によって反射された眼からの光は、透明板２１Ｌの２つの表面で全反射されながら端面に達し、端面から出射して撮像素子３２入射する。
【００４０】
ホログラム光学素子２８の回折条件は、素子全体にわたって一様には設定されておらず、パワーを有し、眼からの光を撮像素子３２上に結像させるように設定されている。したがって、撮影レンズは不要であり、視線検出装置３では撮影レンズ３１は省略されている。
【００４１】
図９に示すように、コントロールユニット４０と表示ユニット５０を接続するケーブル７０は撮像ユニット３０にまで延設されており、コントロールユニット４０の送受信部４１と撮像ユニット３０の送受信部３４はケーブル７０を介して通信を行う。撮像ユニット３０の電力もケーブル７０を介してコントロールユニット４０から供給される。
【００４２】
外部からの光を利用して眼の像を撮影する視線検出装置３では、眼の表面に映った外界の像が眼自体の像のコントラストを低下させて、検出精度が低下するおそれがある。これを防止するためには、特定の波長域の光のみを透過させるバンドパスフィルタ、特定の直線偏光のみを透過させる偏光板等の選択透過素子を備えて、外界の像を表す光を低減すればよい。撮像ユニット３０にこのような選択透過素子を備えた構成を図１１に示す。ここでは、選択透過素子３５を透明板２１Ｌの端面に設けている。
【００４３】
第４の実施形態の視線検出装置４の要部を図１２に示す。この視線検出装置４は第３の実施形態の視線検出装置３を修飾して、撮像ユニット３０と表示ユニット５０とを一体にし、透明板２１Ｒの上縁に取り付けたものである。これらの断面を図１３に示す。撮像素子３２は表示素子５１を取り囲むように配置されている。
【００４４】
透明板２１Ｒの中央部には、前述の映像提供のためのホログラム光学素子２６と撮像のためのホログラム光学素子２８とを兼ねるホログラム光学素子２９が埋設されている。表示素子５１からホログラム光学素子２９に向かう映像光と、ホログラム光学素子２９から撮像素子３２に向かう眼からの光は、透明板２１Ｒ内の略同じ部位を逆方向に進行する。
【００４５】
視線検出装置４の変形例の構成を図１４に示す。これは、撮像素子３２を表示素子５１からの映像光の光路の傍らに配置するとともに、透明板２１Ｒの端面に上述の選択透過素子３５を設けたものである。
【００４６】
第５の実施形態の視線検出装置５の要部を図１５に示す。この視線検出装置５は、撮像ユニット３０と表示ユニット５０を一体にした第４の実施形態の視線検出装置４を修飾して、撮像素子３２と表示素子５１を左右に並べて配置したものである。映像提供のためのホログラム光学素子２６と撮像のためのホログラム光学素子２８も、透明板２１Ｒの中央部に左右に並べて配置されている。
【００４７】
第６の実施形態の視線検出装置６の要部を図１６に示す。この視線検出装置６は、第３の実施形態の視線検出装置３を修飾して、表示ユニット５０が取り付けられている透明板２１Ｒの下縁に撮像ユニット３０を取り付けたものである。透明板２１Ｒの中央部には、映像提供のためのホログラム光学素子２６と撮像のためのホログラム光学素子２８が、傾斜方向を逆にして上下に並べて埋設されている。
【００４８】
第７の実施形態の視線検出装置７の要部を図１７に示す。この視線検出装置７は、視線検出装置６を修飾して、映像提供のためのホログラム光学素子２６と撮像のためのホログラム光学素子２８とを兼ねるホログラム光学素子２９ａを透明板２１Ｒの中央部に埋設したものである。ホログラム光学素子２９ａは表示素子５１からの映像光を反射して眼に導くとともに、眼からの光を透過させて撮像素子３２に導くように設定されている。
【００４９】
第８の実施形態の視線検出装置８の要部を図１８に示す。この視線検出装置８は、視力矯正用の一般の眼鏡に取り付け得るようにしたものであり、上縁に撮像ユニット３０を取り付け、中央部にホログラム光学素子２８を埋設した透明板２１Ｌと、上縁に表示ユニット５０を取り付け、中央部にホログラム光学素子２６を埋設した透明板２１Ｒとを含む。図１８は、眼鏡に取り付けた状態の視線検出装置８を表している。透明板２１Ｌ、２１Ｒは、両端部に爪２１ａが設けられており、爪２１ａで挟むようにして眼鏡のレンズに取り付けられ、取り外しも可能である。
【００５０】
なお、第１〜第７の実施形態の視線検出装置１〜７では透明板２１Ｌ、２１Ｒを平行平板としているが、透明板２１Ｌ、２１Ｒにパワーをもたせて、視線検出装置１〜７が視力矯正の機能も有するようにしてもよい。また、ここでは日常の生活に適するように装着ユニット２０を眼鏡型とする例を掲げたが、装着ユニットはゴーグル型、ヘルメット型等、他の形状としてもかまわない。
【００５１】
眼の像を撮影し、撮影した像から視線の方向を検出する視線検出装置において、本発明のように、眼を赤外光によって照明する照明ユニットと、前記照明の反射光を用いて眼の像を撮影する撮像手段と、前記照明ユニットからの光を、（所定の回折角を有する）回折によって進路を変えて、眼に導くとともに、眼からの反射光を、（前記回折角を有する）回折によって進路を変えて、撮像手段に導く導光手段とを備え、前記導光手段は、眼の前方からの可視光を全て透過させる一方、前記照明ユニットからの赤外光を反射して眼に導き、眼によって反射された赤外光を前記撮像手段と前記照明ユニットの方向に向けて反射する構成とすると、撮像手段を視野の周辺部または視野外に配置しても眼の広い範囲を撮影することが可能であり、撮像手段によって視野が遮られるのを避けつつ、確実にかつ精度よく視線の方向を検出することができる。しかも、導光手段は回折光学素子であり、眼からの光を回折して撮像手段の方向に向かわせながらも、外部からの光を回折することなく透過させるようにすることが可能であるから、導光手段によって視野が遮られたり外界の像の一部が暗くなったりすることも避けられる。さらに、回折角を広い角度範囲の中から選択することができるため、導光手段と撮像手段の配設位置の自由度が高まって、装置の小型化が容易になり、導光手段自体の前後方向の長さを抑えることもできる。
【００５２】
導光手段をホログラム光学素子とすると、透明な材料の表面だけでなく、内部に設けることも容易になる。
【００５３】
１対の透明板とこれらの透明板に取り付けられた１対の支持部材を有し、支持部材が頭部の側方に位置して側頭部で支持され、透明板が左右の眼の直前に位置するように、人の頭部に装着される装着手段を備え、導光手段が装着手段の透明板に設けられている構成とすると、眼鏡型の装置となって、日常生活での使用に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【図２】  第１の実施形態の視線検出装置の撮像ユニットの回路構成を模式的に示すブロック図。
【図３】  第１の実施形態の視線検出装置のコントロールユニットの回路構成を模式的に示すブロック図。
【図４】  第１の実施形態の視線検出装置の表示ユニットの回路構成を模式的に示すブロック図。
【図５】  第１の実施形態の視線検出装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図６】  第１の実施形態の視線検出装置が案内のために提供する映像の例を示す図。
【図７】  第１の実施形態の視線検出装置が視線の基準方向の再設定のために提供する映像の例を示す図。
【図８】  第２の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【図９】  第３の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【図１０】  第３の実施形態の視線検出装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１１】  第３の実施形態の視線検出装置の光学構成の変形例を示す断面図。
【図１２】  第４の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【図１３】  第４の実施形態の視線検出装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１４】  第４の実施形態の視線検出装置の光学構成の変形例を示す断面図。
【図１５】  第５の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【図１６】  第６の実施形態の視線検出装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１７】  第７の実施形態の視線検出装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１８】  第８の実施形態の視線検出装置の要部の外観を示す斜視図。
【符号の説明】
１〜８  視線検出装置
２０    装着ユニット
２１Ｌ、２１Ｒ  透明板
２２    連結部材
２３Ｌ、２３Ｒ  支持部材
２４Ｌ、２４Ｒ  支持部材
２５    回折格子
２６    ホログラム光学素子
２７    ホログラム光学素子
２８    ホログラム光学素子
２９    ホログラム光学素子
２９ａ  ホログラム光学素子
３０    撮像ユニット
３１    撮影レンズ
３２    撮像素子
３３    駆動部
３４    送受信部
３５    選択透過素子
４０    コントロールユニット
４１    送受信部
４２    信号処理部
４３    視線方向判定部
４４    制御部
４５    出力部
４６    映像生成部
４７    映像出力部
５０    表示ユニット
５１    表示素子
５２    コンデンサレンズ
５３    光源部
５４    駆動部
５５    受信部
６０    照明ユニット
７０    ケーブル
【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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