JPH01268538A - 視覚情報分析装置 - Google Patents

視覚情報分析装置

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JPH01268538A
JPH01268538A JP63096366A JP9636688A JPH01268538A JP H01268538 A JPH01268538 A JP H01268538A JP 63096366 A JP63096366 A JP 63096366A JP 9636688 A JP9636688 A JP 9636688A JP H01268538 A JPH01268538 A JP H01268538A
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JP
Japan
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zero point
eye movement
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data
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Akio Takei
竹井 昭雄
Mitsuo Yamada
光穗 山田
Tadahiko Fukuda
福田 忠彦
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TAKEI KIKI KOGYO KK
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
TAKEI KIKI KOGYO KK
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、被lA者の眼球運動を検出しデイスプレィ上
に視点を表示可能な視覚情報分析!A置に関するもので
ある。
(従来の技術) 被験者の目の動きすなわち眼球運動を検出し、デイスプ
レィ上やフィルム上に注視点を表示する装置はアイカメ
ラとして開発され、最も多く見る機会は恐らくドライバ
の目の動きである。この被験者の眼球運動を検出する方
法は、角膜反射光による方法、角膜と強膜の反射率の違
いを利用7る方法、コンタク1〜レンズを用いる方法あ
るいはEOG法等種々あるが、一般的な角膜(黒目)と
強膜(白目)の反射率の違いを利用する方法について第
5図により動作原理を説明fる。左右の目に3個の素子
が並設されたセンサ1,2を配置する。これらのうち中
央が発光素子3であり、比較的指向性の広い(±21゛
程度〉の赤外線投射の発光ダイオードを使用している。
この発光素子3の両側は受光素子4であり、指向性の狭
い(±10′程度)のフォトダイオードを使用している
。発光素子3から眼球に投射された光は黒目と白目とで
反射率が異なり、この反射率の違いを増幅し、差をとれ
ば水平(左右)方向の出力となり、相をとれば垂直(上
方)方向の出力となる。そして、−方の目に水平方向の
センサ1を、他方の目に垂直方向のセンサ2を配置して
、これらを同時に用いれば2次元的な眼球運動を検出し
、デイスプレィ上に視点を表示でき、例えばこのような
方法から眼球の移動速度、移動方向。
移動距離、注視時間などの情報を求めるものとして特開
昭60−126140号公報が開示されている。
(発明が解決しようとする課題) このような視覚情報分析装置において大切なことは、前
記センサ1,2により検出されデイスプレィ上に表示さ
れた視点と被験者が注視している物体とが一致すること
である。
このため、眼球運動の検出前には被験者にデイスプレィ
の例えば中央を注視させ、そのときに水平方向のセンサ
1の出力がゼロ、及び垂直方向のセンサ1の出力がゼロ
(又は所定の値)となるようセンサ1.2すなわち発光
素子3の位置決めを行っていわゆるゼロ点調整を行って
いる。ところで、これらのセンサ1.2は非常に小型で
あるため、この位置決めの微調整が非常に煩雑な作業で
あって、この作業を左目と右目の2回繰り返す必要があ
る。加えて、これらのセンサ1,2はメガネフレームに
一緒に取り付けられて顔面に装着するようになっている
ため、一方のセンサ1の調整が終了した後でも、他方の
センサ2の調整によって調整済のセンサ1の位置がずれ
ること、また被験者の個人差による眼の形状及び両眼間
の間隔の通い等があってこのような位置決めは熟練者に
とっても大変な作業であった。また、調整後でも、被験
者が動くことによって調整がずれることもあり、その都
度測定を中断して煩雑な再調整をする必要があった。
本発明は前記問題点に基づいて成されたものであり、ゼ
ロ点調整を簡単に行うことのできる?J!を情報分析装
置を提供Jることを目的とするものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の第1の構成は眼球運動を検出づる眼球運動デー
タ入力部と、任意のゼロ点を注視したとき前記眼球運動
データ入力部に検出されるデータとこのゼロ点との差を
求め、この差に応じたバイアス信号を出力するゼロ点検
出回路と、このバイアス信号に応じて前記眼球運動デー
タ入力部から出力されるデータをシフトしてゼロ点較正
するゼロ点シフト回路とを備えたものである。
本発明の第2の構成は眼球運″勤を検出する眼球運動デ
ータ入力部と、任意の少なくとも二点を注視したとき前
記眼球運動データ入力部に検出される少なくとも二個の
データの振れ幅と前記二点間の振れ幅との比を求め、こ
の比に応じたゲイン信号を出力するダイナミックレンジ
検出回路と、このゲイン信号に応じて前記眼球運動デー
タ入力部から出力されるデータをゲイン調整してレンジ
較正するゲイン制御回路とを備えたものである。
本発明の第3の構成は眼球運動を検出する眼球運動デー
タ入力部と、任意のゼロ点を注視したとき前記眼球運動
データ入力部に検出されるデータとこの点との差を求め
、この差に応じたバイアス信号を出力するゼロ点検出回
路と、このバイアス信号に応じて前に!眼球運動データ
入力部から出力されるデータをシフトしてゼロ点較正す
るゼロ点シフト回路と、任意の少なくとも二点を注視し
たとき前記眼球運動データ入力部に検出される少なくと
も二個のデータの振れ幅と前記二点間の振れ幅との比を
求め、この比に応じたゲイン信号を出力するダイナミッ
クレンジ検出回路と、このゲイン信号に応じて前記眼球
運動データ入力部から出力されるデータをゲイン調整し
てレンジ較正するゲイン制御回路とを備えたものである
(作 用) 第1の構成において、ゼロ点とこのゼロ点を注視したと
き眼球運動データ入力部によって検出されたデータによ
るゼロ視点とが比較され、水平方向及び垂直方向におけ
る差に応じて各々バイアスを発生し、眼球運動データ入
力部から出力されるデータにこのバイアスを加算又は減
算してシフトさせることにより、ゼロ点較正が行われる
第2の構成において、任意の二点間の振れ幅とこの二点
を注視したとき眼球運動データ入力部によって検出され
たデータによる2個の視点間の振れ幅とが比較され、こ
れらの比に応じて眼球運動データ入力部から出力される
データをゲイン調整することによりレンジ較正が行われ
る。
第3の構成において、眼球運動データ入力部から出力さ
れるデータに前記バイアスを加算又は減算してシフトさ
せるとともに、ゲイン調整することにより、ゼロ点較正
及びレンジ較正が行われ、被験者が注視している物体と
検出されたデータによる視点とが一致される。
(実施例) 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳述する。第
1図において、1は眼球の水平方向の移動を検出する水
平センサ、2は眼球の垂直方向の移動を検出する垂直セ
ンサであり、第5図で示した従来例と同様に中央に発光
素子3をその両側に受光素子4を設けて構成される。そ
して、水平センサ1の受光素子4は減算器5に接続され
それらの出力の差をとって、水平方向のデータが得られ
、垂直センサ2の受光素子4は加算器6に接続され、そ
れらの出力の和をとって垂直方向のデータが得られる。
これらセンサ1,2及び減算器5、加算器6によって眼
球運動データ入力部7が構成され、これらのデータはA
/D変換されて出力される。8は較正時にデイスプレィ
9に第2図に示す所定の較正パターンを表示させ被験者
に見るよう指示する較正指示回路であり、例えばタイマ
10によって予め設定された時間毎、もしくは被験者自
ら操作可能なスイッチ11あるいは実験者が操作可能な
リモートスイッチ12等によって較正パターンの各点P
+ 、P+ 、P2 、Ps 、P4を順次−・点ずつ
表示させるとともにブザー13を鳴動してこれらの点を
見るよう指示するものである。
14は較正指示回路8によってデイスプレィ9にゼロ点
Poが表示され被験者がこの点P―を見たときセンサ1
.2によって検出された水平方向データ及び垂直方向デ
ータからなる眼球運動データを入力し、水平方向(X軸
方向)及び垂直方向(Y軸方向)における点Pとの差△
X、Δyを求めこれらに対応するバイアス信号を出力す
るゼロ点検出回路である。
15はこのゼロ点検出回路14から出力されるΔX、Δ
yに対応するバイアス信号を各々眼球運動データ入力部
7から出力される水平方向データ及び垂直方向データに
加算あるいは減算してゼロ点較正を行うゼロ点シフト回
路である。16はぜ0点検出回路14によりゼロ点の検
出が行われた後、較正指示回路8によってデイスプレィ
9に右点P+、左点P2.上点P3.下点P4が順次表
示され、被験者がこれらの点P+〜P4を見たときの眼
球運動データ入力部7から出力される各水平方向及び垂
直方向データを検出してこれらを記憶し、デイスプレィ
9上における右点P1と左点P2との振れ幅及び上点P
3と下点P4との振れ幅と、これらの点を見たときの前
記記憶された水平方向及び垂直方向データの8娠れ幅と
の違いをゲイン(比率)として求め、水平方向と垂直方
向におけるレンジを較正し、ダイナミックレンジを得る
ためのダイナミックレンジ検出回路である。17はこの
ダイナミックレンジ検出回路16によって求められたゲ
インに基づいてゼロ点シフト回路15から出力された水
平方向及び垂直方向データを各々適切な値となるよう増
幅率を変えてゲイン調整するゲイン制御回路である。1
8はこのゲイン1IJll!l@11817から較正さ
れて出力された水平方向及び垂直方向データに基づいて
被験者が注視している物体の視点を求め、前記デイスプ
レィ9に表示したり、記録器等に保存したりあるいは各
種処理・解析する眼球運動データ出力部である。尚、較
正指示回路8はゼロ点検出回路14及びダイナミックレ
ンジ検出回路16に較正パルスを出力してこれらを同期
させており、較正指示回路8によって各々ゼロ点Po及
び点P1〜P4が指示されたときに水平方向及び垂直方
向データを検出することができる。
以上のように構成される本発明の動作を第2図〜第4図
を参照して説明する。被験者が第2図に示す較正パター
ンのうち第3図におけるデイスプレィ9の中央であるゼ
ロ点P6を真直ぐに見たとき、角膜は眼球のほぼ中央に
位置しており、このときセンサ1,2すなわち眼球から
反射される光を受光する受光素子4により検出される水
平方向データがゼロでかつ垂直方向データがゼロ(又は
所定Wi)であれば、これらのデータによって求められ
る被験者の視点番よゼロ点P、に一致することになる。
ところが、被験者は個人によって眼球の形状や両眼床間
の間隔などが異なることから、これらのセンサ1,2を
所定の位置に取り付けているメガネフレームを装着する
と、ゼロ点P0を真直ぐに見ても個人によって水平方向
又は垂直方向データが必ずしもゼロになることはなく、
ゼロ点Poと視点とが一致しないことになる。このため
、これらを一致させる較正が必要となる。この較正は、
被験者がセンサ1,2を取り付けたメガネフレームを装
荷した侵、先ず較正指示回路8は第3図で示すようにゼ
ロ点Paをデイスプレィ9に表示させ、ブザー13を鳴
らして被験茜にこの点P・を注視させる。このとき、ゼ
ロ点検出回路14は眼球運動データ入力部7から水平方
向及び垂直方向データを入力しこれらに基づいて、セン
サ1,2により検出された視点Rを求め、この視点Rが
例えば第3図で示すようにゼロ点P◇よりずれていれば
各々X軸方向及びY軸方向におけるU口点P、と視点R
との差△X、Δyを求め、これらの値に対応したバイア
ス信号をゼロ点シフト回路15へ出力する。ゼロ点シフ
ト回路15は眼球運動データ入力部7から出力される水
平方向データに△Xに対応するバイアスを、垂直方向デ
ータにΔyに対応するバイアスを各々加算あるいtよ減
拝してゼロ点を較正し強制的に視点Rをゼロ点Paに移
動させ、この較正後の水平方向データ及び垂直方向デー
タをゲイン制御回路17へ出力(る。ゼロ点較正後、較
正指示回路8は順次点P+ 、P2 、Ps 、P4を
デイスプレィ9に表示させ、被験者に注視させ、その時
の水平方向及び垂直方向データを一時記憶する。そして
、第4図に示すように、6点P+を見たとき及び左点P
2を見たとき、眼球運動データ入力部7が出力する水平
方向及び垂直方向データによって求められる視点が各々
R+ 、R2であるとする。そこで、ダイナミックレン
ジ検出回路16は点R+とR2の振れ幅Aと点P1とP
2の振れ幅8との逍いをゲイン(比率)として求め、こ
のゲインをゲインIII a11回路17へ出力し、ゼ
ロ点シフ1〜回路15から出力される水平方向データを
このゲインで増幅させることにより、デイスプレィ9に
おける水平方向のレンジに、検出される水平方向データ
のレンジを較正させ、ダイナミックレンジを得ることが
できる。このようにして水平方向における二点間の缶れ
幅の違いを検出し、この検出されたゲインで眼球運動デ
ータ入力部7からの水平方向データを増幅することによ
り、センサ1.2で検出される眼球運動の移動をデイス
プレィ9のレンジに合わせて表示させることができる。
尚、垂直方向についても同様の較正により、ダイナミッ
クレンジを得ることができ、これら水平方向及び垂直方
向の較正により、正確に眼球の移動を被験者が注視して
いる物体に対応させることができる。
このようにして、較正パターンを表示させてゼロ点較正
及びレンジ較正を行い、求められたバイアス及びゲイン
により眼球運動データ入力部7から出力される水平方向
及び垂直方向データを処理することによって自動的に被
験者の個人差に対する調整が成され、従来のように熟練
者がセンサ1.2の位置決めを行う煩雑な手助調整が不
用となり、ゼロ点調整が簡略化され眼球運動の検出が簡
単となる。
また、装着後に、センサ1.2の位置がずれても再度較
正パターンを表示させて、較正を行うことができるので
、実験の中断が短時間で済む。
以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明の
要旨の範囲内で適宜変形可能である。例えば、前記実施
例では、セン4J1゜2を各々左右の眼の前に配設し、
両眼を用いて水平方向及び垂直方向データを得るものを
示したが、単眼を用いてこれらのデータを得るものにも
適用できる。また、眼球運動データ入力部7としては角
膜と強膜の反射率の違いを利用して眼球運動を検出する
方法を示したが、これ以外に角膜反射光による方法等積
々の方法にも適用できる。さらに、較正パターンを1個
ずつ表示させるものとしては前記タイマ10#スイッチ
11.リモート・スイッチ12のいずれか1個で良い。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、任意のゼロ点とこ
のぜ0点を注視したときのゼロ視点との差を求め、検出
される眼球運動データをこの差に応じたバイアスにより
シフトさせることによりゼロ点較正が行われる。また、
任意の二点間の振れ幅とこの二点を注視したときの二点
の視点間の振れ幅との比を求め、検出される眼球運動デ
ータをこの比に応じてゲイン調整することによりレンジ
較正が行われる。さらに、これらのゼロ点較正とレンジ
較正とを組み合せることにより、ゼロ点調整を自動的に
かつ簡単に行うことのできる視覚情報分析装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
較正パターンを示J説明図、第3図及び第4図は作用を
示り説明図、第5図は基本原理を示す説明図である。 7・・・眼球運動データ入力部 14・・・ゼロ点検出回路 15・・・ゼロ点シフ1〜回路 16・・・ダイブミックレンジ検出回路17・・・ゲイ
ンシリ御回路 特 許 出 願 人  竹井機器工業株式会社同   
        日  本  放  送  協  会代
  理  人  弁理士    牛     木   
    」■ 7Kf方向出た 第5図 第27     第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)眼球運動を検出する眼球運動データ入力部と、任
    意のゼロ点を注視したとき前記眼球運動データ入力部に
    検出されるデータとこのゼロ点との差を求め、この差に
    応じたバイアス信号を出力するゼロ点検出回路と、この
    バイアス信号に応じて前記眼球運動データ入力部から出
    力されるデータをシフトしてゼロ点較正するゼロ点シフ
    ト回路とを備えたことを特徴とする視覚情報分析装置。
  2. (2)眼球運動を検出する眼球運動データ入力部と、任
    意の少なくとも二点を注視したとき前記眼球運動データ
    入力部に検出される少なくとも二個のデータの振れ幅と
    前記二点間の振れ幅との比を求め、この比に応じたゲイ
    ン信号を出力するダイナミックレンジ検出回路と、この
    ゲイン信号に応じて前記眼球運動データ入力部から出力
    されるデータをゲイン調整してレンジ較正するゲイン制
    御回路とを備えたことを特徴とする視覚情報分析装置。
  3. (3)眼球運動を検出する眼球運動データ入力部と、任
    意のゼロ点を注視したとき前記眼球運動データ入力部に
    検出されるデータとこの点との差を求め、この差に応じ
    たバイアス信号を出力するゼロ点検出回路と、このバイ
    アス信号に応じて前記眼球運動データ入力部から出力さ
    れるデータをシフトしてゼロ点較正するゼロ点シフト回
    路と、任意の少なくとも二点を注視したとき前記眼球運
    動データ入力部に検出される少なくとも二個のデータの
    振れ幅と前記二点間の振れ幅との比を求め、この比に応
    じたゲイン信号を出力するダイナミックレンジ検出回路
    と、このゲイン信号に応じて前記眼球運動データ入力部
    から出力されるデータをゲイン調整してレンジ較正する
    ゲイン制御回路とを備えたことを特徴とする視覚情報分
    析装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428413A (en) * 1989-11-28 1995-06-27 Asaki Kogyo Kabushiki Kaisha Eye direction detecting apparatus
US5557364A (en) * 1987-12-17 1996-09-17 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Eye direction detecting apparatus
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62176427A (ja) * 1986-01-30 1987-08-03 日本電気株式会社 注視点位置計測装置

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