JPH04242624A - 眼球の注視領域表示装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、眼球の注視領域表示
装置に関し、特に、眼球の注視領域を安定して表示でき
る眼球の注視領域表示装置に関する。

【０００２】

【背景の技術】眼球運動を分析することにより、心理学
や医学などの分野において様々なデータが得られる。す
なわち、心理学の分野ではたとえば画像工学を利用して
視覚心理実験が行なわれ、医学および精神医学の分野で
は脳機能の分析，診療および治療に必要なデータが得ら
れる。

【０００３】被験者の眼球運動を表示するため、画面上
に表示された画像中で、被験者が注視している画像領域
をマスキングしたり、注視していない領域をマスキング
（視野制限）したりする。この発明の背景となる眼球の
注視領域表示装置の例として、本願出願人によって先に
出願された装置を図７に示す。

【０００４】図７を参照して、提示画像の光がハーフミ
ラー２１およびレンズ系２５を介して被験者の眼球３に
与えられる。一方、赤外ＬＥＤ１２から眼球運動検出用
赤外光が発せられ、この赤外光はレンズ系２７を介して
眼球３に与えられる。したがって、赤外ＬＥＤ１２のス
ポットの虚像が被験者の角膜面に結合される。結合され
た像は、ミラー８１およびレンズ系８２を介してビデオ
カメラなどのエリアセンサ８３にフォーカスされる。眼
球運動検出部９では、エリアセンサ８３から出力された
画像から水平および垂直の二次元の眼球運動を検出し、
サーボ制御部１０を制御するための制御信号を発生する
。

【０００５】他方、注視領域を示すためのマスキング画
像の光がプリズム２３および２４を介して与えられる。 各プリズム２３および２４は、サーボ制御部１０から出
力された制御信号に応答して、マスキング画像が被験者
の注視領域上になるよう、駆動部１１１および１１２に
よりそれぞれ制御される。その結果、ハーフミラー２１
上で、提示画像上に被験者の注視領域を示すマスキング
画像が重畳され、眼球運動を示す画像が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した装置では
、サーボ制御部１０から発生された制御信号により駆動
部１１１および１１２が駆動されるのであるが、これら
を駆動するためガルバノメータ１１３および１１４が使
用されている。眼球運動検出部９によって検出された運
動をマスキング画像を移動させることにより表示するた
めには、応答速度の速いガルバノメータ１１３および１
１４を使用する必要があるからである。したがって、こ
の装置のようにガルバノメータを利用した装置では、被
験者が瞬きを行なったときや、注視点を移動させたとき
などのように、本来被験者が注視状態にないときにおい
てもマスキング処理がなされてしまう。言い換えると、
被験者が注視していないにも係わらず、マスキング処理
された画像が頻繁に画面上に表示されるので、眼球運動
の分析を行なうのに支障を来していた。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ために出されたもので、眼球の注視領域表示装置におい
て、注視領域を安定して表示することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る眼球の注
視領域表示装置は、画像表示手段に表示された画像にお
いて眼球による注視状態が発生していることを検出する
注視状態検出手段と、検出された注視状態の時間長さを
検出する時間長さ検出手段と、予め定められた時間長さ
と時間長さ検出手段によって検出された時間長さとを比
較する比較手段と、比較手段に応答して、画像表示手段
に表示された画像上で眼球の注視領域と非注視領域とを
識別表示する識別表示手段とを含む。

【０００９】

【作用】この発明における眼球の注視領域表示装置では
、比較手段が眼球の注視状態時間長さを予め定められた
時間長さとを比較する。識別表示手段は、注視状態の時
間長さが予め定められた時間長さよりも長いときに、眼
球の注視領域と非注視領域とを識別表示するので、たと
えば瞬きや注視点の移動時など眼球の不安定な運動によ
って、画像表示手段に表示された画像上で注視領域と非
注視領域とが識別表示されることが防がれる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す眼球の注
視領域表示装置のブロック図である。図１を参照して、
この注視領域表示装置は、被験者の眼球運動を検出する
眼球運動検出装置１と、検出された眼球運動に基づいて
演算処理を行なう演算処理装置２と、被験者に提示する
提示用画像生成装置３と、被験者の注視領域を表示する
ためのマスキング（または視野制限）画像を生成するマ
スキング画像生成装置４と、演算処理装置２から出力さ
れる制御信号に応答して、提示画像用上でマスキング画
像を挿入する画像切替装置５と、画像切替装置５から出
力される画像を表示する表示装置６とを含む。

【００１１】まず、眼球運動検出装置における処理につ
いて説明する。眼球運動検出装置では、被験者が画像を
観察しているときの眼球運動を後に述べる方法により検
出する。一般に、眼球は被験者が一点を注視していると
きでも固視微動という激しく小さな動きを行なっている
。したがって、眼球運動検出装置によって得られた眼球
運動データには、その固視微動成分と、注視点間を移動
するときに生じる跳躍運動や、随従運動と呼ばれる眼球
運動や、瞬きなどによって生じるノイズ成分とが含まれ
ている。このような信号から、被験者が画像内の見た点
に視線を止めたときに生じる注視点を正確に検出するた
めには、注視点を定義する必要がある。この注視点の定
義の方法の一例として、眼球運動速度を基準とする方法
が特開昭６０−１２６１４０号公報に開示されている。 図１に示した眼球運動検出装置１では、その手法を使用
して、眼球運動の検出を以下のように行なう。

【００１２】図３および図４は、眼球運動の検出原理を
説明するための図である。図３および図４を参照して、
赤外ＬＥＤ１２の虚像３３が水晶体３１に結像される。 眼球の回転中心Ｏと水晶体３１の回転中心Ｏ’とが異な
るため、眼球の回転に伴いこの虚像３３が平行移動する
。この平行移動量３４は、眼球の回転角に相当し、図１
に示したビデオカメラ画像のエリアセンサを用いて、図
４に示すように虚像３３の平行移動した像３３’を撮像
することにより検出される。

【００１３】このようにして、図１に示した眼球運動検
出装置１において、眼球の左右および上下の眼球回転角
に代表されるその注視点の位置と、眼球の状態、すなわ
ち注視点の発生，注視点の移動および瞬きなどを示す状
態信号とが検出される。

【００１４】図２は、図１に示した注視領域表示装置の
動作を説明するためのタイミング図である。図２に示す
ように、眼球運動検出装置１から３つの値「０」，「１
」および「２」を有する状態信号Ｓｔが発生される。値
「０」は瞬きを示し、値「１」が注視点の移動を示し、
値「２」は注視点の発生状態を示している。時間長さｔ
ｖは注視点の発生状態の持続時間長さを示す。

【００１５】図５は、図１に示した演算処理装置２にお
ける処理を説明するためのフロー図である。まず、ステ
ップ４１において、図示されないキーボードなどにより
ｔｓ，ｔｄおよびθが入力される。ｔｓは、その時間長
さを越えて注視点の発生が持続したときにマスキング処
理を行なうための閾値となる時間長さに相当する。ｔｄ
は、マスキング画像を挿入すべき時間長さを示し、θは
マスキング角を示す。

【００１６】ステップ４２において、注視点の発生状態
における時間長さｔｖを検出する。すなわち、図２に示
すように状態Ｓｔが値「２」を有するときの時間長さｔ
ｖが検出される。

【００１７】ステップ４３において、ｔｖ＞ｔｓである
かどうかが判定される。すなわち、この条件を満たすと
き次のステップ４４の処理が行なわれ、満たさないとき
にはステップ４２の処理に戻る。すなわち、注視点発生
状態が予め定められた時間長さｔｓを越えて持続される
とき、以下に述べるマスキングのための処理が行なわれ
ることになる。

【００１８】ステップ４４において、ｔｓおよびｔｄの
タイミングでマスキング角θのマスキング画像を挿入す
るためのスイッチング信号Ｓｗが発生される。スイッチ
ングＳｗは図１に示した画像切替装置５に与えられる。

【００１９】ステップ４５において、画像切替装置５が
提示用画像生成装置３から生成された画像上にマスキン
グ画像生成装置４から生成されたマスキング画像を挿入
するための切替動作を行なう。すなわち、演算処理装置
２から発生されるスイッチング信号Ｓｗは、図２に示し
たように２つのレベルＭＳＫおよびＯＲＧを有する。画
像切替装置５は、信号ＳｗがレベルＯＲＧを示すとき、
提示用画像の画像信号のみを表示装置６に与える。スイ
ッチングＳｗがレベルＭＳＫを示すとき、提示用画像上
の注視領域にマスキング画像を重畳させた画像の画像信
号が表示装置６に与えられる。なお、図２に示した時間
長さｔｅは、注視状態の時間長さｔｖとｔｓおよびｔｄ
とによって一意に決定される。

【００２０】図１に示した表示装置６上に表示される画
像の例が図６に示される。図６を参照して、被験者が円
５１内の領域を注視したとき、この図に示すようにその
領域かマスキングされている。また、被験者が円５２の
領域を注視したときも同様にマスキングされている。他
方、マスキングの時間長さｔｄが経過した後は、点線で
示された円５３に示すように、マスキングされていた領
域のマスキングが解除され、提示用画像、すなわち被験
者が注視していた領域が表示される。

【００２１】図６に示した例では、注視領域がマスキン
グ画像によってマスキングされていたが、これとは逆に
、注視領域のみを表示する、すなわち注視領域を除く領
域をマスキングすることにより視野制限を行なうことも
、前述の場合と同様に行なうことができる。いずれの場
合においても、眼球の注視領域と非注視領域とを識別表
示するという点において共通している。

【００２２】このように、図１に示した注視領域表示装
置では、演算処理装置２において、図５に示すステップ
４３で注視状態の時間長さｔｖが予め定められた時間長
さｔｓよりも長いことが検出され、ステップ４４および
４５において注視領域のマスキングが行なわれる。した
がって、被験者の瞬きや注視点の移動などのような本来
的に注視状態でないときにマスキング処理が行なわれる
のが防がれる。したがって、表示装置６上に被験者の注
視領域を安定して表示することができる。

【００２３】図１に示した眼球の注視領域表示装置は、
たとえば人間の初期視覚を解明するための視覚心理実験
装置に適用することができる。また、精神医学分野にお
ける特に痴呆の進行度の診断装置などにも適用でき、被
験者の注視領域の移動に基づいて検査を行なう機器に広
く利用できることが指摘される。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、注視
状態の時間長さが予め定められた時間長さよりも長いこ
とを検出する比較手段を設け、比較結果に基づいて眼球
の注視領域と非注視領域とが識別表示されるので、安定
して注視領域を表示できる眼球の注視領域表示装置が得
られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す眼球の注視領域表示
装置のブロック図である。

【図２】図１に示した注視領域表示装置の動作を説明す
るためのタイミング図である。

【図３】眼球運動の検出原理を説明するための光学系図
である。

【図４】眼球運動の検出原理を説明するための眼球図で
ある。

【図５】図１に示した演算処理装置における処理を説明
するためのフロー図である。

【図６】図１に示した表示装置上に表示される画像の例
を示す画面図である。

【図７】この発明の背景となる注視領域表示装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１　　眼球運動検出装置 ２　　演算処理装置 ３　　提示用画像生成装置 ４　　マスキング画像生成装置 ５　　画像切替装置 ６　　表示装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　眼球の注視領域表示装置であって、画
   像表示手段と、前記画像表示手段に表示された画像にお
   いて、眼球による注視状態が発生していることを検出す
   る注視状態検出手段と、前記注視状態検出手段に応答し
   て、検出された注視状態の時間長さを検出する時間長さ
   検出手段と、予め定められた時間長さと時間長さ検出手
   段によって検出された時間長さとを比較する比較手段と
   、前記比較手段に応答して、前記画像表示手段に表示さ
   れた画像上で、眼球の注視領域と非注視領域とを識別表
   示する識別表示手段とを含む、眼球の注視領域表示装置
   。