本發(fā)明涉及一種用于頭戴式顯示器(HMD)等之中的視線檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

習(xí)知地，在藉由拍攝眼球以計(jì)算用戶的焦點(diǎn)的位置的攝影機(jī)中，使部分反射面的角度呈約45度的傾斜，連接攝影機(jī)與用戶的眼睛的光徑大約呈直角地反射(先前文獻(xiàn)3)。此種情況在HMD等裝戴于用戶的頭部的裝置中也是同樣的(先前文獻(xiàn)1)。

于HMD中，先前文獻(xiàn)2記載藉由用戶的脖子的運(yùn)動(dòng)而使由顯示手段而來(lái)的影像改變的技術(shù)。

[先前技術(shù)文獻(xiàn)]

[專(zhuān)利文獻(xiàn)]

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)第2001-108933號(hào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)第8-179239號(hào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)第05-076497號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所欲解決的課題]

如上述般地，在習(xí)知的視線檢測(cè)裝置中，以相對(duì)于用戶的垂直方向約呈45度的傾斜角度設(shè)置部分反射面13，而于連接用戶的眼睛10與攝影機(jī)12的光徑中，將拍攝用戶的眼睛10的攝影機(jī)12設(shè)置在足以使反射角約呈45度的位置上(圖7)。因此，必須有為了在用戶的眼睛10的前方傾斜地設(shè)置部分反射面的空間，而這將成為妨害裝置的小型化的主因。

又，為了使裝置小型化，就必須使用小尺寸的部分反射面，然而，這將使用戶的眼睛10與顯示器14之間存在部分反射面的間隙，而部分反射面的間隙之中的光線的折射、反射將造成預(yù)期之外的視覺(jué)效果，這將對(duì)影像呈現(xiàn)造成阻礙。因此，習(xí)知技術(shù)并無(wú)法同時(shí)達(dá)成裝置的小型化以及正確的影像呈現(xiàn)。

在習(xí)知的視線檢測(cè)裝置中，在用戶的眼睛的上方設(shè)置拍攝用戶的眼睛10的攝影機(jī)12，然而一旦用戶稍微垂下眼瞼時(shí)，則即使正在觀看影像，眼瞼、上睫毛等將造成攝影機(jī)12對(duì)用戶的眼睛10的拍攝的妨害。

[解決課題的手段]

上述目的可以藉由以下的視線檢測(cè)裝置而達(dá)成，亦即，所述視線檢測(cè)裝置包括：一個(gè)或多個(gè)的部分反射面，將入射的光線的一部分反射，并讓一部分穿過(guò)；一個(gè)或多個(gè)的攝影機(jī)，將反映在部分反射面上的用戶的眼睛加以攝影，并分析視線，其中，所述攝影機(jī)與用戶的眼睛是在經(jīng)過(guò)藉由設(shè)置在相對(duì)于用戶的眼睛呈垂直的方向上的所述部分反射面的反射，而將用戶的眼睛加以攝影。在此，用以拍攝用戶的眼睛的攝影機(jī)是經(jīng)由部分反射面而將用戶的眼睛加以攝影，并且設(shè)置在用戶的視野之外。因此，可設(shè)置在不會(huì)遮住用戶的視野的位置上對(duì)用戶的眼睛進(jìn)行拍攝。

本發(fā)明的目的也可藉由以下的視線檢測(cè)裝置而達(dá)成，即所述視線檢測(cè)裝置具有一個(gè)或多個(gè)的顯示器，而所述顯示器、所述部分反射面、和所述攝影機(jī)被收納在可裝戴在用戶的頭部的外殼之內(nèi)，且整體作為頭戴式顯示器。

本發(fā)明的目的也可藉由以下的視線檢測(cè)裝置而達(dá)成，即所述視線檢測(cè)裝置具有一個(gè)或多個(gè)的透鏡，設(shè)置在相對(duì)于所述部分反射面呈垂直的方向上，而所述部分反射面、所述攝影機(jī)、和所述透鏡被收納在可裝戴在用戶的頭部的外殼之內(nèi)，且所述外殼相對(duì)于別的個(gè)體的顯示器為可裝卸的。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置的所述部分反射面為讓可見(jiàn)光穿過(guò)，而將紅外線反射的熱反射鏡。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置的所述攝影機(jī)被設(shè)置在用戶的眼睛的下方。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置的所述攝影機(jī)將用戶的雙眼加以拍攝，并藉由視差而算出用戶的眼睛的焦點(diǎn)在空間上的坐標(biāo)。

[發(fā)明的效果]

依據(jù)上述構(gòu)造的話，包括：一個(gè)或多個(gè)的部分反射面，其將入射的光線的一部分反射，并讓一部分穿過(guò)、及一個(gè)或多個(gè)的攝影機(jī)，將反映在部分反射面上的用戶的眼睛加以攝影，并分析視線，其中部分反射面被設(shè)置在與用戶的眼睛呈垂直的方向上。因此，如圖7所示地，相較于部分反射面被傾斜地設(shè)置的習(xí)知產(chǎn)品，除了不需要為了傾斜地設(shè)置部分反射面所需的空間之外，也不需要顯示器與額外地設(shè)置部分反射面。因此，即使使用覆蓋顯示器的整面的部分反射面，前頭部只要有較少的空間就足夠了。又，因?yàn)椴恍枰褂脼榱诉_(dá)成裝置的小型化所需的尺寸較小的部分反射面，故部分反射面的斷差也不會(huì)進(jìn)入視野之中而對(duì)影像呈現(xiàn)造成的影響就可解決。因此，藉由將部分反射板設(shè)置在與用戶的眼睛呈垂直的方向上，將可同時(shí)達(dá)成裝置的小型化以及正確的影像呈現(xiàn)。

藉由具有部分反射面、及將反映在部分反射面上的用戶的眼睛加以攝影，并分析視線的攝影機(jī)，由顯示器所發(fā)出的光線在傳達(dá)到用戶的眼睛的同時(shí)，拍攝用戶的眼睛的光線也經(jīng)由部分反射面而傳達(dá)到用戶的視野之外。因此，攝影機(jī)被設(shè)置在不會(huì)妨害用戶觀看影像的位置上。

在視線檢測(cè)裝置不是HMD的情況時(shí)，一方面，用戶可以透過(guò)部分反射面而看見(jiàn)外部的景像，另一方面，藉由設(shè)置在視線檢測(cè)裝置之中的攝影機(jī)將用戶的眼睛加以拍攝，并將用戶的視線輸入到裝置之中。

在部分反射面為讓可見(jiàn)光穿過(guò)而將紅外線反射的熱反射鏡的情況時(shí)，作為部分反射面的熱反射鏡將對(duì)視覺(jué)造成較小的影響，并對(duì)影像呈現(xiàn)造成較小的影響。

在視線檢測(cè)裝置是HMD的情況下，當(dāng)透鏡、攝影機(jī)、及部分反射面被嵌在外殼內(nèi)，而相對(duì)于顯示器是可裝卸的情況時(shí)，可藉由安裝附加于本發(fā)明以外的既有的HMD的外殼而導(dǎo)入視線檢測(cè)功能，而可作為本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置。

在將外殼與一般的顯示器組合的情況時(shí)，一般的顯示器將可作為3D影像表示用顯示器使用。

當(dāng)用戶稍微垂下眼瞼時(shí)，眼瞼將遮蓋眼球的上半部。在眼睛的上方所設(shè)置的攝影機(jī)之中，因?yàn)閺纳戏降慕嵌扰臄z用戶的眼睛，故用戶的眼瞼、眼瞼之上的上睫毛將對(duì)攝影機(jī)的拍攝造成妨礙。在用以拍攝用戶的眼睛的攝影機(jī)被設(shè)置在用戶的眼睛的下方的情況時(shí)，相較于在眼睛的上方設(shè)置攝影機(jī)的習(xí)知產(chǎn)品而言，因?yàn)閺南路降慕嵌扰臄z用戶的眼睛，故能夠正確地拍攝用戶的眼睛。

在攝影機(jī)拍攝用戶的雙眼，而藉由視差算出用戶的眼睛的焦點(diǎn)的空間上的坐標(biāo)的情況時(shí)，藉由基于雙眼視差所算出的收斂角，不僅可輸入視線的上下左右的位置，也可輸入前后的位置。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明是HMD的情況的第一實(shí)施型態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明不是HMD的情況的第一變化例的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為于藉由紅外線拍攝用戶的眼睛的HMD中，利用紅外線照射裝置時(shí)的情況的第二變化例的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為攝影機(jī)與透鏡被一體地安裝，而與部分反射面一起被嵌在外殼內(nèi)，并且相對(duì)于顯示器是可裝卸的情況的第三變化例的結(jié)構(gòu)圖。

圖5為拍攝雙眼的情況時(shí)的第四變化例的結(jié)構(gòu)圖。

圖6為顯示器發(fā)揮部分反射面的作用的第五變化例的結(jié)構(gòu)圖。

圖7為一般習(xí)知的HMD的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

圖1繪示出結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置是HMD的情況的第一實(shí)施型態(tài)的構(gòu)造。如圖1所示地，于第一實(shí)施型態(tài)之中的視線檢測(cè)裝置，包括：熱反射鏡13a，其作為讓可見(jiàn)光穿過(guò)、而僅將紅外線反射的部分反射面；及攝影機(jī)12，其將反映在熱反射鏡13a上的用戶的眼睛10加以拍攝，并分析視線，其特征在于：熱反射鏡13a設(shè)置在用戶的眼睛10的前方、并與用戶的眼睛10呈垂直的方向上。

藉由具備熱反射鏡13a、及將反映在熱反射鏡13a上的用戶的眼睛10加以拍攝并分析視線的一個(gè)或多個(gè)的攝影機(jī)，在由顯示器14所發(fā)出的光線傳達(dá)到用戶的眼睛10的同時(shí)，拍攝用戶的眼睛10的紅外線將藉由熱反射鏡13a而傳達(dá)到用戶的視野之外。因此，攝影機(jī)12可以設(shè)置在不會(huì)妨害用戶觀看影像的位置上。藉由利用熱反射鏡13a作為部分反射面，部分反射面對(duì)視覺(jué)所造成的影響將較小，對(duì)影像呈現(xiàn)所造成的影響較小。于用戶的視野之中，顯示器14的整面將被作為部分反射面的熱反射鏡13a所覆蓋。

透鏡11系調(diào)整到達(dá)用戶的焦點(diǎn)距離。例如，于第一實(shí)施型態(tài)中，因?yàn)轱@示器14位在約20mm的近處，故若無(wú)透鏡11的話，用戶將難以看清顯示器14的影像。在此，藉由透鏡11改變顯示器14的焦點(diǎn)距離，而調(diào)整成用戶容易看清的焦點(diǎn)距離。

攝影機(jī)12系經(jīng)由作為部分反射面的熱反射鏡13a的反射而拍攝用戶的眼睛10。藉由利用作為部分反射面的熱反射鏡13a，故可將攝影機(jī)12設(shè)置在可持續(xù)拍攝用戶的眼睛10，而免于使攝影機(jī)12進(jìn)入用戶的視野的位置上。藉由攝影機(jī)12所拍攝到的影像，將可檢測(cè)出用戶的視線、眼球移動(dòng)頻率、眼球振蕩。

藉由將作為部分反射面的熱反射鏡13a設(shè)置在與用戶的眼睛呈垂直的方向上，則相較于圖7所示的呈傾斜地設(shè)置的部分反射面13的習(xí)知產(chǎn)品而言，因?yàn)椴恍枰袃A斜地設(shè)置部分反射面13所需的空間，故前頭部只要有較少的空間就足夠。例如，在圖1所示的例子中，連接攝影機(jī)12與用戶的眼睛10的光徑以22.13度的角度被反射。此時(shí)，顯示器14的厚度為5mm，而寬度為78.03mm。又，用戶的眼睛10與顯示器14的距離約為20mm。

于第一實(shí)施型態(tài)中，顯示器14為提供影像給用戶的裝置，并利用小型且高解像度的產(chǎn)品。

于第一實(shí)施型態(tài)中，將拍攝用戶的眼睛10的攝影機(jī)12設(shè)置在用戶的眼睛10的下方。因?yàn)椴粫?huì)干擾攝影機(jī)12對(duì)用戶的眼瞼、上睫毛等的拍攝，故能夠正確地拍攝用戶的眼睛10。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置不是HMD的情況時(shí)的第一變化例。雖然用戶裝戴裝置，但仍可藉由穿過(guò)部分反射面13的光線而看見(jiàn)外部的景像。在用戶的眼睛的前方，設(shè)置著除了所裝戴的產(chǎn)品以外的個(gè)人計(jì)算器用的屏幕等的影像顯示手段。藉由設(shè)置在視線檢測(cè)裝置之中的攝影機(jī)12拍攝用戶的眼睛10，而將用戶的視線輸入到裝置之中。

圖3為將熱反射鏡13a作為部分反射面使用的情況時(shí)，具備對(duì)用戶的眼睛10照射的紅外線照射裝置20的情況時(shí)的本發(fā)明的第二變化例。一方面，影像的可視光穿過(guò)作為部分反射面的熱反射鏡13a而到達(dá)用戶的眼睛10，另一方面，作為攝影機(jī)的紅外線攝影機(jī)12a藉由熱反射鏡13a的反射而拍攝用戶的眼睛10。為了正確地拍攝用戶的眼睛10，故藉由紅外線照射裝置20使紅外線命中用戶的眼睛10。

分別一個(gè)或多個(gè)地設(shè)置攝影機(jī)12以及部分反射面13。又，即使在僅設(shè)置一個(gè)攝影機(jī)12的情況時(shí)，藉由攝影機(jī)12仍可有僅拍攝用戶的單眼的情況與拍攝雙眼的情況。

圖4為在用戶的眼睛10與顯示器14之間具備可裝卸的外殼15的第三變化例。在相對(duì)于作為部分反射面的熱反射鏡13a的垂直方向上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)的透鏡11，而由透鏡11、紅外線攝影機(jī)12a、熱反射鏡13a、及紅外線照射裝置20所構(gòu)成的外殼15則可裝卸于別的個(gè)體的顯示器14。于第三變化例中，作為既有的HMD的更換產(chǎn)品，也可有安裝外殼15的情況。在此情況時(shí)，裝有視線檢測(cè)裝置的HMD將不是省空間的構(gòu)造，雖然用戶的眼睛10與顯示器14之間的距離是習(xí)知的HMD的距離，但用戶將不需購(gòu)買(mǎi)整個(gè)HMD來(lái)替換，而僅需將本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置裝入HMD之中即可。

于第三變化例中，在以一般的顯示器作為3D影像顯示用的顯示器使用的情況時(shí)，藉由從顯示器的中央加以區(qū)隔而分割成左右的區(qū)域加以利用。在顯示器的左右分別提供用戶對(duì)應(yīng)于左眼與右眼的影像。藉由將別的個(gè)體的外殼15安裝于顯示器，則能夠裝入視線檢測(cè)裝置。

圖5為藉由攝影機(jī)12拍攝用戶的雙眼的第四變化例。于攝影機(jī)12將用戶的雙眼加以拍攝、而藉由視差16算出用戶的眼睛10的凝視點(diǎn)17在空間上的坐標(biāo)的第四變化例不僅將用戶的平面畫(huà)面上的上下左右的坐標(biāo)輸入到裝置，也將包含前后的立體空間上的凝視點(diǎn)17的坐標(biāo)輸入到裝置。

圖6為顯示器本身發(fā)揮部分反射面的作用，而作為顯示器兼部分反射面13b使用的第五變化例。在顯示器兼利用部分反射面13b的反射而拍攝用戶的眼睛10時(shí)的情況也是同樣地，因?yàn)椴恍枰獮榱藘A斜地設(shè)置部分反射面所需的空間，故前頭部只需有較少的空間就足夠，而且，因?yàn)椴糠址瓷涿娴臄嗖钜膊粫?huì)對(duì)影像呈現(xiàn)造成的影響就可解決。

[產(chǎn)業(yè)上的利用可能性]

只要在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，本發(fā)明可經(jīng)由各種型態(tài)加以實(shí)施。例如，于上述的實(shí)施型態(tài)中，雖然輸入用戶的視線、眼球移動(dòng)頻率、眼球振蕩及臉部的方向，但也可輸入其它如瞳孔的大小的變化、眼瞼的位置、眨眼的頻率、眼睛的濕潤(rùn)度等。

于上述的視線檢測(cè)裝置不是HMD的情況時(shí)，部分反射面13也可以是觀看立體影像用的眼鏡。

于攝影機(jī)12設(shè)置在用戶的眼睛10的下方的情況時(shí)，攝影機(jī)12可以是在眼睛的正下方，可以是在靠近臉部的中央的位置上，可以是在靠近臉部的外側(cè)的位置上。

也可以利用使穿過(guò)部分反射面的光線與反射光約為1比1的比例的半反射鏡。一方面，藉由作為部分反射面的半反射鏡使顯示器14的影像的光線的一部分穿過(guò)而向用戶提供顯示器14的影像，另一方面，拍攝用戶的眼睛10的光線則為被半反射鏡部分地反射而到達(dá)攝影機(jī)12的光線。

雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何一般技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：HMD型的本發(fā)明的視線檢測(cè)裝置

1a：附有紅外線照射裝置的HMD型的本發(fā)明視線檢測(cè)裝置

10：眼睛

11：透鏡

12：攝影機(jī)

12a：紅外線攝影機(jī)

13：部分反射面

13a：熱反射鏡

13b：顯示器兼部分反射面

14：顯示器

15：外殼

16：視差

17：凝視點(diǎn)

20：紅外線照射裝置