(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の一部に照凖し限局された測定範囲からの反射光量を測定する光検出器を対象物たとえば目の近傍に最低限２個備え、当該光検出器の出力値の変化と対象物たとえば目の動きとの相関の法則性を利用して、上下左右即ちＸ軸Ｙ軸各方向について二次元平面上の全方向への対象物たとえば目の視線移動を検知する機構を備えることを特徴とする、対象物の位置たとえば視線ないし視点の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［産業上の利用分野］
本発明は、物体の位置・移動を検出・計測するシステム、特に眼球の視点ないし視線の検出等、小さな領域内での物体の位置・移動の検出、及びに特に情報処理システムや家電製品・計測機器等の入力システムに関する。
【０００２】
［従来の技術］
従来の光学的手法による物体の位置・移動の検出方法は、
１）カメラで撮影した物体の画像をコンピュータに取り込み、物体の輪郭などを解析する
２）物体に収束された光（レーザーや赤外線ビーム等）を照射し、その反射光の位相を解析する
３）物体に収束された光を照射し、物体と反射光をカメラで撮影し、物体と反射光の位置関係を解析する
といったものであった。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
従来の１），３）の技術はカメラを使用するため、大型かつ複雑で高価であった。また、大量かつ複雑なデータ処理が必要な画像解析を行うため、高速の高性能コンピュータが必要であり、高価であった。
２）の技術は、計測する物体の移動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）それぞれに対して検出器を設置する必要があり、検出器を立体的に配置できない場合は利用できなかった。
本発明は上記欠点を解決する。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
以上の課題を解決するために、請求項１の発明は、光検出器と信号出力回路を備え、光検出器は測定範囲を限局して対象物の一部に照準し照準測定範囲内のみからの反射光量を測定する機構を備え、当該光検出器を目などの近傍に最低限２個備え、当該光検出器の出力値の変化と目の動きの相関の法則性を利用して、二次元平面上の全方向への視線移動を検知する機構を備えることを特徴とする、対象物の位置たとえば視線ないし視点の検出システムである。
【０００５】
［作用］
物体に光を照射し（自然光でもよく、収束させる必要はない）、照準した一定枠内からの反射光を測定する。反射光の光量は物体の位置・移動により関数的に変化するので、反射光量から物体の位置・移動を検出する。
【０００６】
［実施例］
請求項１の発明について、第１図のように、対象物（１）例えば目の移動軸がある平面を俯瞰するように光センサ等の光検出器（２）を配置する。光検出器は、フォトダイオードやフォトトランジスタなど一般的で安価なもので十分である。
光検出器（２）を配置する時、対象物（１）の辺縁が検出器の照準範囲（３）に入るようにする。このとき光検出器の照準範囲すなわち測定範囲は、例えばフードを光検出器に装着することで限局させる。
光検出器（２）はその照準範囲（３）すなわち限局された測定範囲内からの反射光を検出する。対象物（１）たとえば目が動き瞳孔または虹彩等の位置が変わると、模式図である第２図ａ，ｂ，ｃのように光検出器の照準範囲（３）内の対象物の表面積すなわち反射面積（４）が変化し、対象物（１）からの反射光量が変化する。反射光量変化は照準範囲（３）内の反射面積（４）に応じて変化するので、反射光量を測定すれば照準範囲（３）内の反射面積（４）、ひいては対象物（１）例えば目の位置・移動が検出できる。
第３図のように、光検出器を照準範囲（３）が接するように複数配置すれば、位置・移動検出範囲及び検出精度を拡大・向上できる。ただし、対象物（１）が照準範囲（３）より充分大きい、または正確な測定が不要なら、照準範囲を接する必要はない。
第４図のように、複数の光検出器（５）を任意に例えば格子状に配置し、検出器からの信号を検出器の出力信号を数値化する電子回路（７）例えばＡＤコンバーターを介してコンピュータ（８）に信号を入力し、プログラムで関数処理し、人間が認識しやすい形、例えば数字やグラフィックとして出力する。
あるいはＡＤコンバータを用いず関数処理回路（９）例えばオペアンプやリニアＩＣによる信号処理回路を設け、検出器の出力信号を直接解析しても良い。このとき、信号数値化回路（７）を経由した上でオペアンプやリニアＩＣに替えてロジックＩＣで解析回路を構成しても良い。
ここで、光検出器の照準範囲すなわち測定範囲を物理的に限局する代わりに、光検出器の出力信号の処理の段階で限局する、例えばコンピュータのメモリ中に画像として取り込まれた光検出器の出力情報を所望の規則により抜き出しても良い。
目（１０）の瞳孔または虹彩等（１１）に対して、光検出器／照準範囲ｕ，ｌ（１２，１３）を第５図のように、すなわち目の瞳孔または虹彩の頂点を０度としておよそ４５度とおよそ１３５度またはおよそ２２５度とおよそ３１５度の方向の瞳孔または虹彩の辺縁上に、照準範囲のおよそ中心に瞳孔または虹彩の辺縁を置くように光検出器を配置する。この時、光検出器は、例えば眼鏡のフレームなどに装着することができる。第５図のように光検出器を配置することにより、光検出器ｕ，ｌの照準範囲ｕ，ｌ（１２，１３）内の反射面槓ｕ，ｌ（１４，１５）とその反射光量ｕ，ｌは、瞳孔または虹彩等（１１）の位置即ち上下左右の移動に応じて一定の関係を保って（第６図，表１）のように変化する。この反射光量ｕ，ｌの変化は視線ないし視点の二次元平面上でのＸ，Ｙ両軸方向の移動を反映するので、この光検出器ｕ，ｌの出力信号すなわち反射光量ｕ，ｌを第４図に準じる信号処理システムを設けて検出する。この手段は、目以外の対象物についても有効である。
【０００７】
［発明の効果］
請求項１の発明によれば、従来複雑な機構とデータ処理機構を要した視線または視点の検出装置を、少数のフォトダイオード等の一般的で安価な部品で簡単かつ小型軽量かつ安価に実現できる。また信号処理は単純な関数計算または比較だけであるので、処理回路や処理プログラムを簡素化できる。そのため特にコンピュータを処理に用いる場合、処理を高速化でき、使用するコンピュータは安価な（比較的に）低速のもので足りる。それにより目の視点ないし視線の移動による視線入力システムを簡単かつ小型軽量かつ安価に実現できる。
請求項２の発明によれば、複雑で負荷の大きな輪郭抽出等による画像解析が不要となり、簡単な処理で高速かつ安価に物体の位置・移動検出装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成の説明図
【図２】対象物の位置・移動による光検出器照準範囲内の反射面積変化を示す説明図その１・物体移動前の状態
【図３】対象物の位置・移動による光検出器照準範囲内の反射面積変化を示す説明図その２・物体移動中の状態
【図４】対象物の位置・移動による光検出器照準範囲内の反射面積変化を示す説明図その３・物体移動後の状態
【図５】位置・移動の検出範囲を拡大する方法を示す説明図
【図６】請求項２の実施例を示す説明図
【図７】請求項３の一実施例での、光検出器と照準範囲の設置方法を示す説明図
【図８】第５図実施例での、目の位置・移動による光検出器照準範囲内での反射面積変化を示す説明図
【図９】  第５図実施例での、光検出器照準範囲内の反射面積及び反射光量の変化を示す図表
【図１０】請求項４の一実施例と、その際の対象物の位置・移動による画素ａの反射光量を示す説明図その１・移動前の状態
【図１１】請求項４の一実施例と、その際の対象物の位置・移動による画素ａの反射光量を示す説明図その２・移動後の状態
【符号の説明】
［１］対象物（位置・移動を検出される物体）
［２］光検出器
［３］光検出器の照準範囲
［４］光検出器の照準範囲内の物体＝反射面積
［５］任意の平面上に配列した光検出器群
［６］光検出器からの信号線
［７］信号数値化回路
［８］関数処理を行うコンピュータシステム
［９］関数処理回路
［１０］目
［１１］瞳孔または虹彩
［１２］上側の光検出器ｕとその照準範囲ｕ
［１３］下側の光検出器ｌとその照準範囲ｌ
［１４］上側の照準範囲ｕ内の反射面積
［１５］下側の照準範囲ｌ内の反射面積
［１６］抽出する画素群
［１７］任意の画素ａ
【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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