JPH0619616A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用者の眼球状態に応じた所望の指示情報を
簡単に入力できる。 【構成】 センサ部２ａにより使用者の視点位置が検出
されると、演算部２ｂが検出された視点位置データを演
算処理して所定の視点位置情報を出力させる構成を特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報検出されたデータ
に基づいて所定の処理を実行する情報処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術の進歩により種々の電子
機器が開発されているが、表示手段に表示されたメニュ
ーの選択や所望位置を指示すると操作をオペレ−タが行
い、種々のデータを本体に指示するように構成されてい
る場合が多い。

【０００３】図１４は従来の情報処理装置の構成を示す
ブロック図であり、例えば指示入力された情報を処理す
る装置に対応する。

【０００４】図において、５０は指示選択入力装置で、
タッチパネル５０ａ，ディジタイザ５０ｂ，マウス５０
ｃ等から構成され、これらのタッチパネル５０ａ，ディ
ジタイザ５０ｂ，マウス５０ｃにより情報処理装置４に
メニューの選択指示，指定座標の指示等の作業を行って
いる。

【０００５】図１５は従来の情報処理装置の構成を示す
ブロック図であり、例えば照明情報を検出して処理を行
う装置に対応する。

【０００６】図において、ＣＯＮＴ１は照明光制御部
で、全体照明部１０３の光量を制御する。ＣＯＮＴ２は
照明光制御部で、局所照明部１０４の光量を制御する。

【０００７】この図に示されるように、従来こうした自
然環境と切り離された室内照明は、外部の自然状態に関
係なく照明が制御され、作業を行う局所的な部分の照明
と全体的照明は互いに独立に制御されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
情報処理装置は上記のように構成されているので、指示
したい対象に対して手を動かすという間接的な行為を必
要とするため、意識と行動の間にギャップが存在してお
り、思考の妨げとなる。また、マウス５０ｃの場合では
動かす手の場所と表示されている位置が分離しているた
め、ある程度の熟練した操作が要求されてしまう等の問
題点があった。

【０００９】また、第２の情報処理装置において、人間
の生体リズムは約２５時間であるが、１日２４時間の周
期との間のずれを以下の同調要因〜によって外界の
環境サイクルに合せている（病態生理ｖｏｌ．８Ｎｏ．
９，１９８９）。

【００１０】社会的要因：対人接触や集団行動等 外界の明暗サイクル：特に高照度照明が重要 睡眠覚醒（活動急速）のスケジュール 時刻の認知：時計，テレビの時報等 食事のタイミング 昨今、地下利用やビルの大型化によって外界環境と接触
しないオフィス等が増えているが、従来外部の自然状態
に関係なく一定の照明が行われており、時計・チャイム
等を通して間接的にしか時刻を認識できない。つまり、
上述した要因が得られなくなり、さらにデスクワーク
中心のオフィスの場合同じ環境に集団全体がいるため、
要因の情報が得られなくなる。また、仕事が詰まって
くることで要因，についても不定期になり、それら
があいまって生体リズムを狂わせることになり、ストレ
ス等を生じる原因のひとつになっていた。

【００１１】閉鎖された室内において時刻に合せた刺激
を与えることで生体リズムの調整は行える。しかしなが
ら、時刻のみでは自然に関する情報が欠落するため、閉
鎖された室内からでたときに外部環境との差異によるス
トレスを生じる。また、安易な局所的な照明は、生体リ
ズムを完全に無視しており、生体リズムを破壊する原因
になるとともに、生理反応を無視した強烈な光により視
力を劣化させてしまう等の問題点があった。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、使用者が見つめる画面上の視覚情報を
捉えて指示情報を入力することにより、熟練度に関わら
ず使用者の眼球状態に応じて所望の指示情報を入力でき
るとともに、閉鎖された室内において、疑似的に自然環
境に則した全体照明と、生理変化に対応した局所照明と
を同時に提供できる情報処理装置を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る情報処理装
置は、使用者の眼球状態を監視して視点位置を検出する
視点位置検出手段と、この視点位置検出手段により検出
された視点位置データを演算処理して所定の視点位置情
報を出力する演算手段とを有するものである。

【００１４】また、外部環境から遮断された室内全体を
照明する全体照明手段と、外部環境から遮断された室内
の局所を照明する局所照明手段と、外部環境状態を検出
する状態検出手段と、この状態検出手段の検出情報を解
析して全体照明手段および局所照明手段の光量および波
長分布を並行して制御する照明光制御手段とを設けたも
のである。

【００１５】

【作用】第１の発明においては、視点位置検出手段によ
り使用者の眼球状態を監視しながら視点位置が検出され
ると、演算手段が検出された視点位置データを演算処理
して所定の視点位置情報を出力し、使用者の視点位置を
所望の指示位置とする指示情報を所定の機器に入力可能
とする。

【００１６】第２の発明においては、状態検出手段によ
り外部環境状態が検出されると、照明光制御手段が状態
検出手段の検出情報を解析して全体照明手段および局所
照明手段の光量および波長分布を並行して制御し、環境
状態変化を捉えながらリアルに室内の全体照明手段およ
び局所照明手段の光量および波長特性を変化させること
を可能とする。

【００１７】

【実施例】

〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例を示す情報処
理装置の構成を説明するブロック図であり、図１４と同
一のものには同じ符号を付してある。人間は注視対象が
眼球の網膜上の黄点に結像するように眼球を動かす。従
って、一般に視線と呼ばれる黄点と瞳中央を結ぶ直線の
延長線上に注視位置が存在する。そこで、第１実施例に
おいては、視点位置を以下に示すように眼球の空間的位
置と両眼の視線ベクトルを検出することによって求め
る。

【００１８】図において、１は指示選択入力装置、２は
視点位置検出装置で、本実施例では視線ベクトルを用い
て演算された視点位置情報３を情報処理装置４に出力す
る。

【００１９】このように構成された情報処理装置におい
て、視点位置検出手段（視点位置検出装置２に設けるセ
ンサ部２ａ）により使用者の眼球状態を監視しながら視
点位置が検出されると、演算手段（視点位置検出装置２
に設ける演算部２ｂ）が検出された視点位置データを演
算処理して所定の視点位置情報を出力し、使用者の視点
位置を所望の指示位置とする指示情報を所定の機器に入
力する。なお、第１実施例では、演算手段が視点位置検
出手段により検出される使用者の眼球の空間的位置情報
と両眼の視線ベクトルとから視点位置データを演算処理
して所定の視点位置情報を出力させる構成となってい
る。

【００２０】図２は、図１に示した視点位置検出装置２
の詳細構成を示すブロック図である。

【００２１】図において、視点位置検出装置２は、視線
ベクトル検出部５と視線ベクトル検出部５の空間位置と
方向を検出するセンサ位置／方向検出部６（図１に示し
たセンサ部２ａとして機能する），視線ベクトル検出部
５からの視線ベクトル情報８とセンサ位置／方向検出部
６からのセンサ位置／方向情報９によって視点位置を出
力する視点位置計算部７（図１に示した演算部２ｂとし
て機能する）よりなる。以下、図３，図４を参照しなが
ら第１実施例の動作について説明する。

【００２２】図３は、図１に示した視点位置検出装置２
の一例を示す斜視図であり、例えば眼鏡として構成した
場合に対応する。

【００２３】図４は、図３に示した視点位置検出装置２
と片側眼球との関係を示す断面図である。

【００２４】視線ベクトル検出部５は、両眼と対象物の
間に設置され、頭部の動きに一致して動く必要がある。
従って、図３に示すような眼鏡・ゴーグルのレンズ部の
一部に設置される形態となる。また、視線ベクトル検出
部５の空間的位置を検出するセンサ位置／方向検出部６
は図３に示すように両眼の近傍両眼に対して対称な位置
に設置される。このとき、両眼の位置はセンサ位置／方
向検出部６からの補正量として、一般人の平均的な量を
既存値として与えてもよいし、目の間隔／鼻の高さを計
る、あるいは表面画面上の基準位置を注視した時のずれ
量を計算する等のようなキャリブレーションにより補正
量を求めてその値を用いても良い。

【００２５】視線ベクトル検出部５は、図３に示すよう
に各眼球毎に設置されており、図４に示すように発信部
１０より赤外線等の不可視光線あるいは超音波を眼球表
面に向けビーム状に発射し、眼球表面での反射光あるい
は反射音を受信部１１で受信して方向を計測して行う。
視線ベクトル情報８は視線ベクトル検出部５の設置され
たレンズ面を基準面としたベクトルとなる。

【００２６】センサ位置／方向検出部６は、３次元磁気
コイル／スキッド素子(Squid素子)／超音波センサ等の
利用が考えられ、センサ位置／方向情報９としてセンサ
の空間位置と方向ベクトルを得る。

【００２７】視点位置計算部７では、視線ベクトル検出
部５からの両眼の視線ベクトル情報８とセンサ位置／方
向検出部６からのセンサ位置／方向情報９より視線位置
を計算し求める。計算においては、センサ位置／方向情
報９の内の空間位置情報について前記補正量を加えて各
眼球の空間位置を求め、前記センサ位置／方向情報９の
内の方向ベクトルと前記視線ベクトル情報８を用い、各
眼球を通る各々の直線ベクトルの交点を求める周知の３
次元ベクトル計算により空間上での視点位置を求める。
なお、各々の検出部からのデータは、相対的情報でしか
ないので、初めに情報表示上の基準点を注視する等のキ
ャリブレーションを行い、基準点を原点とした座標系を
求める。

【００２８】以上のようにして求めた視点位置情報３を
情報処理装置４に送り指示選択情報として用いる。 〔第２実施例〕図５は本発明の第２実施例を示す情報処
理装置の構成を説明するブロック図であり、第１図と同
一のものには同じ符号を付してある。人間は注視対象が
眼球の網膜上の黄点に結像する。従って、眼底像を捉
え、黄点上にある画像から視点位置を決定することがで
きる。そこで、第２実施例では、演算手段は、視点位置
検出手段により検出される使用者の眼球に結像される眼
底像を演算処理して所定の視点位置情報を出力させる構
成となっている。

【００２９】以下、図６，図７を参照しながら第２実施
例の動作について説明する。

【００３０】図６は、図１に示した視点位置検出装置２
の他の一例を示す斜視図であり、例えば眼鏡として構成
した場合に対応する。

【００３１】図７は、図５に示した視点位置検出装置２
と片側眼球との関係を示す断面図である。

【００３２】本実施例において、視点位置検出装置２
は、眼底像撮影部１２（図１に示したセンサ部２ａとし
て機能する）と眼底像撮影部１２で得られた眼底像から
画像認識により視点位置を出力する画像認識／視点位置
計算部１３（図１に示した演算部２ｂとして機能する）
よりなる。眼底像撮影部１２は、頭部に対して固定して
眼球前に設置される必要がある。従って、図６に示すよ
うな眼鏡・ゴーグルのレンズの一部に設置される形態に
なる。眼底像撮影部１２は、図６に示すように各眼球毎
に設置されており、図７に示すように眼底に映し出され
た光景を瞳と眼球前面に設置したホログラムあるいはハ
ーフミラー等の反射板１４を通して眼底像撮像部１５に
導き結像させ、得られた眼底像を用いて画像認識／視点
位置計算部１３で視点を求める。これには、周知の画像
認識技術により眼底像と黄点とを求め注視対象物を認識
して注視位置を計算より求めてもいいし、表示画面自体
に基準となる光対象物を表示しておいて眼底上でのその
基準光対象と黄点との位置関係から視点位置を求めても
良い。以上のようにして求めた視点位置情報３は、情報
処理装置４に送り指示選択情報として用いる。 〔第３実施例〕図８は本発明の第３実施例を示す情報処
理装置の構成を説明するブロック図であり、第１図と同
一のものには同じ符号を付してある。人間は注視対象が
眼球の網膜上の黄点に結像するように眼球を動かす。従
って、眼球運動を観測することで視線方向が決定でき、
眼球の空間位置／方向が分かれば指定位置を求めること
ができる。そこで、第３実施例では、演算手段は、視点
位置検出手段により検出される使用者の眼球運動状態と
眼球の空間の位置／方向とから視点位置データを演算処
理して所定の視点位置情報を出力させる構成となってい
る。

【００３３】以下、図９，図１０を参照しながら第３実
施例の動作について説明する。

【００３４】図９は、図１に示した視点位置検出装置２
のさらに他の一例を示す斜視図であり、例えば眼鏡とし
て構成した場合に対応する。

【００３５】図１０は、図８に示した視点位置検出装置
２と片側眼球との関係を示す断面図である。

【００３６】本実施例において、視点位置検出装置２
は、眼球運動検出部１６と眼球運動検出部１６の空間位
置と方向を検出するセンサ位置／方向位置検出部１７
（図１に示したセンサ部２ａとして機能する）および眼
球運動検出部１６からの眼球運動情報１９とセンサ位置
／方向位置検出部１７からのセンサ位置／方向情報２０
によって視点位置を出力する視点位置計算部１８（図１
に示した演算部２ｂとして機能する）よりなる。眼球運
動検出部１６は、眼球近傍の側頭部に設置され、頭部の
動きに一致して動く必要がある。従って、図９に示すよ
うな眼鏡・ゴーグルのレンズ部の一部に設置される形態
になる。あるいはヘッドフォン状に側頭部に固定されて
もよい。また、眼球運動検出部１６の空間的位置を検出
するセンサ位置／方向位置検出部１７は図９に示すよう
に両眼に対し対称な位置に設置される。あるいはセンサ
位置／方向位置検出部１７に付属固定されてもよい。こ
のとき、両眼の位置は、センサ位置／方向位置検出部１
７からの補正量として、一般人の平均的な量を既存値と
して与えても良いし、眼球までの距離を実測する、ある
いは表示画面上の基準位置を注視した時のずれ量を計算
する等のようなキャリブレーションにより補正量を求め
てその値を用いても良い。

【００３７】眼球運動検出部１６は、図９に示すように
各眼球毎に設置されており、図１０に示すように眼球に
近い側頭部において眼球を動かす筋肉の筋電位を少なく
とも１つを検出し、筋電位の特徴パターンより眼球の運
動量／方向を検出する。例えば眼球の動きと複数の点で
の筋電位との関係を学習した学習型ニューラルネットを
用いることで、筋電位を入力することで眼球運動を出力
値として得ることができる。または眼球運動検出部１６
の実現手段として筋肉の動きそのものを観測し、運動生
理学の知見に基づく筋肉の動きと筋肉によって動かされ
る対象の動きの関係から、眼球の動きを計算によって求
めても良い。眼球運動情報１９は頭部を基準としたベク
トル、つまり視線ベクトルとなる。

【００３８】センサ位置／方向位置検出部１７は、３次
元磁気コイル／スキッド素子／超音波センサ等の利用が
考えられ、センサ位置／方向情報２０としてセンサの空
間位置・方向ベクトルを得る。視点位置計算部１８で
は、眼球運動検出部１６からの両眼の眼球運動情報１９
とセンサ位置／方向位置検出部１７からのセンサ位置／
方向情報２０より視点位置を計算し求める。計算におい
て、センサ位置／方向情報２０の内の空間位置情報につ
いて前記補正量を加えて各眼球の空間位置を求め、前記
センサ位置／方向情報２０の内の方向ベクトルと前記眼
球運動情報１９を用い、各眼球を通る各々の直線ベクト
ルの交点を求める周知の３次元ベクトル計算により空間
上での視点位置を求める。なお、各々の検出部からのデ
ータは、相対的情報でしかないので、初めに情報表示上
の基準点を注視する等のキャリブレーションを行い、基
準点を原点とした座標系を用いる。以上のようにして求
めた視点位置情報３は、情報処理装置４に送られて指示
選択情報として採用される。 〔第４実施例〕図１１は本発明の第４実施例を示す情報
処理装置の構成を説明するブロック図であり、１０１は
自然環境検出部で、自然環境変化因子となり得る自然環
境情報を検出し、照明光制御部１０２に照明制御パラメ
ータを出力する。照明光制御部１０２は照明制御パラメ
ータを解析して全体照明部１０３および局所照明部１０
４の光量および波長分布を時刻および生理モデル情報を
参照しながらダイナミックに制御する。

【００３９】図１２は、図１１に示した各部の詳細構成
を説明するブロック図である。

【００４０】図において、１１１は降雨計で、外部の自
然環境状態における雨量を検知し、情報統合部１１７に
雨量データを出力する。１１２は雲量計で、外部の自然
環境状態における雲量を検知し、情報統合部１１７に雲
量データを出力する。１１３は温度計で、外部の自然環
境状態における外気温を検知し、情報統合部１１７に気
温データを出力する。１１４は湿度計で、外部の自然環
境状態における湿度を検知し、情報統合部１１７に湿度
データを出力する。１１５は照度計で、外部の自然環境
状態における太陽光の光量を検知し、情報統合部１１７
に照度データを出力する。１１６は分光感度計で、外部
の自然環境状態における太陽光を分光し、情報統合部１
１７に分光感度データを出力する。情報統合部１１７は
上記各検出機器からのデータを解析して照明光制御部１
０２に照明制御パラメータ１１７ａを出力する。

【００４１】照明光制御部１０２において、１２１は時
計部で、光量制御部１２３に日時データを出力する。１
２２は生理モデル情報記憶部で、自然環境に対応する人
間の生体モデルの情報を記憶している。１２４は波長分
布制御部で、全体照明部１０３および局所照明部１０４
の波長分布を制御する。

【００４２】このように構成された情報処理装置におい
て、状態検出手段（自然環境検出部１０１）により外部
環境状態が検出されると、照明光制御手段（照明光制御
部１０２）が状態検出手段の検出情報を解析して全体照
明手段（全体照明部１０３）および局所照明手段（局所
照明部１０４）の光量および波長分布を並行して制御
し、環境状態変化を捉えながらダイナミックに室内の全
体照明手段および局所照明手段の光量および波長特性を
変化させ、疑似的に外部環境変動を模擬化して室内に外
部の自然環境の変化を取り込み、在室する人間の生体リ
ズムに合せて生理的変化を誘因させ、不要な不安やスト
レスを和らげ、疲労感を軽減することが可能となる。。

【００４３】具体的には、照明光制御部１０２は自然環
境検出部１０１の情報統合部１１７が各自然環境情報
（降雨量，雲量，湿度，温度，照度，分光感度）を解析
して総合的に判断した照明制御パラメータ１１７ａおよ
び時計部１２１の日時データ，生理モデル情報記憶部１
２２に記憶された生理モデル情報等から全体照明部１０
３，局所照明部１０４を総括的に制御する。全体照明部
１０３は、例えば図１３に示すように天候と大まかな時
刻により室内全体の照明の光量／波長分布の制御を行う
ことにより、閉じられた室内において疑似的に外部環境
変化状態をシュミレーションすることができる。

【００４４】これと同時に、局所的な照明が要求される
場合は、全体照明の制御情報と自然環境に対応する人間
の生理モデルからの情報に従って局所照明部１０４の制
御を行う。なお、本実施例における全体照明部１０３お
よび局所照明部１０４の波長分布制御は、全体照明部１
０３および局所照明部１０４がいくつかの波長の照明か
ら構成され、それらの照明を混合させるか、あるいは同
一白色光源に色フィルタをセットして波長を制御してい
る。

【００４５】また、外部の天候が雷雨の場合には、室内
にフラッシュライトを設けて、サンダライトを演出する
構成としても良い。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明は、使
用者の眼球状態を監視して視点位置を検出する視点位置
検出手段と、この視点位置検出手段により検出された視
点位置データを演算処理して所定の視点位置情報を出力
する演算手段とを有するので、見ている対象と指示対象
の関係が直接得られるので、指示位置の入力操作を感覚
的ずれがなく行える。

【００４７】第２の本発明は、外部環境から遮断された
室内全体を照明する全体照明手段と、外部環境から遮断
された室内の局所を照明する局所照明手段と、外部環境
状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段の検
出情報を解析して全体照明手段および局所照明手段の光
量および波長分布を並行して制御する照明光制御手段と
を設けたので、外部から閉ざされた室内に在室する人間
に全体照明によって疑似的な自然環境状態を提供でき、
生体リズムを調整することで快適な作業空間を得ること
ができる。

【００４８】従来のように所望位置入力に熟練度が必要
なく、誰でも簡単に指示位置を入力することができると
ともに、外部環境から閉ざされた室内に在室して働く人
間のストレス等を大幅に軽減でき、同一職場内労働が継
続しても良好な健康状態を維持させることができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す情報処理装置の構成
を説明するブロック図である。

【図２】図１に示した視点位置検出装置の詳細構成を示
すブロック図である。

【図３】図１に示した視点位置検出装置の一例を示す斜
視図である。

【図４】図３に示した視点位置検出装置と片側眼球との
関係を示す断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す情報処理装置の構成
を説明するブロック図である。

【図６】図１に示した視点位置検出装置の他の一例を示
す斜視図である。

【図７】図５に示した視点位置検出装置と片側眼球との
関係を示す断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す情報処理装置の構成
を説明するブロック図である。

【図９】図１に示した視点位置検出装置のさらに他の一
例を示す斜視図である。

【図１０】図８に示した視点位置検出装置と片側眼球と
の関係を示す断面図である。

【図１１】本発明の第４実施例を示す情報処理装置の構
成を説明するブロック図である。

【図１２】図１に示した各部の詳細構成を説明するブロ
ック図である。

【図１３】図１に示した情報処理装置の制御例を示す図
である。

【図１４】従来の情報処理装置の構成を示すブロック図
である。

【図１５】従来の情報処理装置の他の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 指示選択入力装置 ２ 視点位置検出装置 ２ａ センサ部 ２ｂ 演算部 ３ 視点位置情報

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の眼球状態を監視して視点位置を
   検出する視点位置検出手段と、この視点位置検出手段に
   より検出された視点位置データを演算処理して所定の視
   点位置情報を出力する演算手段とを有することを特徴と
   する情報処理装置装置。
2. 【請求項２】 外部環境から遮断された室内全体を照明
   する全体照明手段と、外部環境から遮断された室内の局
   所を照明する局所照明手段と、外部環境状態を検出する
   状態検出手段と、この状態検出手段の検出情報を解析し
   て前記全体照明手段および局所照明手段の光量および波
   長分布を並行して制御する照明光制御手段とを有するこ
   とを特徴とする情報処理装置。