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JP2016087291A - Pupil / gaze measuring device and illumination system - Google Patents

Pupil / gaze measuring device and illumination system Download PDF

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JP2016087291A
JP2016087291A JP2014227792A JP2014227792A JP2016087291A JP 2016087291 A JP2016087291 A JP 2016087291A JP 2014227792 A JP2014227792 A JP 2014227792A JP 2014227792 A JP2014227792 A JP 2014227792A JP 2016087291 A JP2016087291 A JP 2016087291A
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JP
Japan
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pupil
eyeball
optical system
image
line
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Pending
Application number
JP2014227792A
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Japanese (ja)
Inventor
柏木 正徳
Masanori Kashiwagi
正徳 柏木
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pupil and visual line measurement device capable of measuring at least either a pupil diameter or a visual line direction of a person to be measured with glasses with a high degree of precision, and an illumination system using it.SOLUTION: A pupil and visual line measurement device 8 includes an eyeball irradiation part 1 for irradiating light to eyeballs 11 of a person to be measured 10 wearing glasses 5, an optical system 2a through which reflected light from the eyeballs 11 passes, an optical system control part 2c for controlling the optical system 2a so that pupils 12 of the eyeballs 11 are in focus, but lenses of the glasses 5 are not in focus, an image pickup device 2b for receiving the reflected light passing through the optical system 2a and acquiring image data on the eyeballs 11, and an image processing part 3a for calculating at least either a pupil diameter r or a visual line direction d of the person to be measured 10 based on the image data on the eyeballs 11 acquired by the image pickup device 2b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、視線方向および瞳孔径の少なくともいずれか一方を計測する瞳孔・視線計測装置、および、それを用いた照明システムに関する。   The present invention relates to a pupil / line-of-sight measurement device that measures at least one of a line-of-sight direction and a pupil diameter, and an illumination system using the same.

従来から、画像処理によって視線方向を計測する際には、瞳孔中心、プルキンエ像(角膜での反射像)、およびその両方を用いることが一般的に行われている。特に、高い精度で視線方向を計測する必要がある場合には、瞳孔中心とプルキンエ像との双方が用いられている。   Conventionally, when the line-of-sight direction is measured by image processing, the pupil center, the Purkinje image (the reflection image on the cornea), and both are generally used. In particular, when it is necessary to measure the line-of-sight direction with high accuracy, both the pupil center and the Purkinje image are used.

これに関する技術が、次の特許文献1に開示されている。この特許文献1に開示された視線計測の方法によれば、瞳孔中心とプルキンエ像との位置関係の情報、ならびに、瞳孔およびプルキンエ像の形状の情報がコンピュータで処理される。それにより、被計測者が眼鏡をかけていても、視線方向を計測することができる。   A technique related to this is disclosed in the following Patent Document 1. According to the line-of-sight measurement method disclosed in Patent Document 1, information on the positional relationship between the pupil center and the Purkinje image and information on the shape of the pupil and the Purkinje image are processed by a computer. Thereby, even if a to-be-measured person wears spectacles, a gaze direction can be measured.

特開2006−95008号公報JP 2006-95008 A

しかしながら、上記の特許文献1に開示された手法によれば、眼鏡をかけた被計測者の視線方向を計測する場合には、眼鏡のレンズ上で反射した光の像が瞳孔径または視線方向の計測に悪影響を及ぼしてしまうことがある。具体的に言うと、眼鏡のレンズの表面上で反射した外乱光の像が瞳孔またはプルキンエ像に重なる場合には、瞳孔中心またはプルキンエ像を正確に認識することが困難な場合がある。その場合、眼鏡をかけた被計測者の視線方向を高い精度で計測することができないという問題が生じる。この問題は、瞳孔径に関しても同様に生じる。したがって、上記の特許文献1に開示された技術によれば、眼鏡をかけた被計測者の瞳孔径および視線方向のいずれも、高い精度で計測することができない。   However, according to the technique disclosed in Patent Document 1 above, when measuring the line-of-sight direction of a person wearing glasses, the image of the light reflected on the lens of the eyeglasses has a pupil diameter or line-of-sight direction. Measurements may be adversely affected. More specifically, when the disturbance light image reflected on the surface of the spectacle lens overlaps the pupil or Purkinje image, it may be difficult to accurately recognize the pupil center or Purkinje image. In that case, there arises a problem that the line-of-sight direction of the measurement subject wearing glasses cannot be measured with high accuracy. This problem also occurs with respect to the pupil diameter. Therefore, according to the technique disclosed in Patent Document 1, neither the pupil diameter nor the line-of-sight direction of the measurement subject wearing glasses can be measured with high accuracy.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、眼鏡をかけた被計測者の瞳孔径および視線方向の少なくともいずれか一方を高い精度で計測することができる瞳孔・視線計測装置およびそれを用いた照明システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a pupil / line-of-sight measuring device capable of measuring at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction of a measurement subject wearing glasses with high accuracy and an illumination system using the same. is there.

本発明の第1の態様の瞳孔・視線計測装置は、眼鏡をかけた状態の被計測者の眼球に光を照射する眼球照射部と、前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように、前記光学系および前記撮像素子のうちの少なくともいずれか一方を制御する光学系制御部と、を備えている。   A pupil / line-of-sight measurement device according to a first aspect of the present invention includes an eyeball irradiation unit that irradiates light to the eyeball of a measurement subject wearing glasses, an optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes, An imaging element that receives the reflected light that has passed through the optical system and acquires image data of the eyeball, and a pupil diameter and a line-of-sight direction of the subject based on the image data of the eyeball acquired by the imaging element Of the optical system and the imaging device so that the image processing unit for calculating at least one of the image processing unit and the pupil of the eyeball is in focus but the lens of the eyeglass is not in focus. And an optical system controller that controls at least one of them.

本発明の第2の態様の瞳孔・視線計測装置は、眼鏡をかけた状態の被計測者の眼球に光を照射する眼球照射部と、前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて前記眼球の画像を表示する表示部と、計測者が、前記表示部に表示されている前記眼球の画像を見ながら、前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように、前記光学系および前記撮像素子のうちの少なくともいずれか一方を制御し得る操作部と、を備えている。   A pupil / line-of-sight measurement device according to a second aspect of the present invention includes an eyeball irradiation unit that irradiates light to the eyeball of a measurement subject wearing glasses, an optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes, An imaging element that receives the reflected light that has passed through the optical system and acquires image data of the eyeball, and a pupil diameter and a line-of-sight direction of the subject based on the image data of the eyeball acquired by the imaging element An image processing unit that calculates at least one of the image processing unit, a display unit that displays the image of the eyeball based on the image data of the eyeball acquired by the imaging device, and a measurer that displays the image on the display unit While viewing the image of the eyeball being in focus, the pupil of the eyeball is in focus but at least one of the optical system and the image sensor so that the eyeglass lens is not in focus. An operation section or may control one, and a.

本発明の第3の態様の瞳孔・視線計測装置は、眼鏡をかけた状態の被計測者の顔の位置を固定する位置固定部と、前記位置固定部に対する位置が固定され、前記位置固定部によって前記顔の位置が固定された前記被計測者の眼球に光を照射するように位置および姿勢が設定された眼球照射部と、前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、を備え、前記光学系および前記撮像素子は、前記位置固定部によって前記顔の位置が固定された前記被計測者の前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように設定されている。   The pupil / line-of-sight measurement device according to the third aspect of the present invention includes a position fixing unit that fixes the position of the face of the measurement subject in a state of wearing glasses, a position relative to the position fixing unit, and the position fixing unit. An eyeball irradiating unit whose position and posture are set so as to irradiate light to the eyeball of the measurement subject whose position of the face is fixed, an optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes, and the optical Based on the image sensor that receives the reflected light that has passed through the system and acquires image data of the eyeball, and the eyeball image data acquired by the image sensor, out of the pupil diameter and line-of-sight direction of the subject An image processing unit that calculates at least one of the image processing unit, and the optical system and the imaging element are focused on the pupil of the eyeball of the measurement subject whose position of the face is fixed by the position fixing unit. Suit It is but are set so that out of focus the lens of the glasses.

本発明の照明システムは、上記した第1〜第3の態様の瞳孔・視線計測装置と、前記被計測者が存在する環境に光を照射する照明器具と、を備え、前記瞳孔・視線計測装置は、前記画像処理部によって算出された前記瞳孔径および前記視線方向の少なくともいずれか一方に基づいて、前記照明器具の照明の態様を制御する。   An illumination system of the present invention includes the pupil / line-of-sight measurement device according to the first to third aspects described above and a lighting device that irradiates light to an environment where the measurement subject exists, and the pupil / line-of-sight measurement device Controls the illumination mode of the luminaire based on at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction calculated by the image processing unit.

本発明によれば、眼鏡をかけた被計測者の瞳孔径および視線方向の少なくともいずれか一方を高い精度で計測することができる。   According to the present invention, it is possible to measure with high accuracy at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction of a measurement subject wearing glasses.

本発明の実施の形態1の照明システムにおける瞳孔・視線計測装置および照明器具の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus and lighting fixture in the illumination system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置において眼球の画像データを取得したときに、眼鏡のレンズで反射した外乱光が画像データに含まれた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state in which the disturbance light reflected by the lens of spectacles was contained in image data, when the image data of an eyeball was acquired in the pupil and gaze measuring device of an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置において眼球の画像データを取得した後、画像データに含まれている眼鏡のレンズで反射した外乱光の画像がぼかされた状態を説明するための図である。For explaining the state in which the image of disturbance light reflected by the eyeglass lens included in the image data is blurred after the eyeball image data is acquired in the pupil / line-of-sight measurement device according to the embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置によって取得された眼球の画像データの所定の仮想線に沿って取得された輝度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the luminance distribution acquired along the predetermined | prescribed virtual line of the image data of the eyeball acquired by the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置によって取得された眼球の画像データのうち、瞳孔の画像およびプルキンエ像の画像のみが残存させられた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state in which only the image of the pupil and the image of the Purkinje image were left among the image data of the eyeball acquired by the pupil and visual line measuring device of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置によって取得された眼球の画像データの所定の仮想線に沿って取得された輝度分布の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the luminance distribution acquired along the predetermined | prescribed virtual line of the image data of the eyeball acquired by the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置における瞳孔・視線計測処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the pupil and eyes | visual_axis measurement process in the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of embodiment of this invention. 光学系における絞りの大きさと被写界深度との関係を示す図であって、図8(a)は、絞りが相対的に小さい(F値が相対的に大きい)場合に被写界深度が相対的に深いことを説明するための図であり、図8(b)は、絞りが相対的に大きい(F値が相対的に小さい)場合に被写界深度が相対的に浅いことを説明するための図である。FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the size of the diaphragm and the depth of field in the optical system, and FIG. 8A shows the depth of field when the diaphragm is relatively small (F value is relatively large). FIG. 8B illustrates that the depth of field is relatively shallow when the aperture is relatively large (the F value is relatively small). It is a figure for doing. 光学系における焦点距離と被写界深度との関係を示す図であって、図9(a)は、開口径が同一であってかつ焦点距離が相対的に大きい場合に被写界深度が相対的に深いことを説明するための図であり、図9(b)は、開口径が同一であってかつ焦点距離が相対的に小さい場合に被写界深度が相対的に浅いことを説明するための図である。FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the focal length and the depth of field in the optical system, and FIG. 9A shows the relative depth of field when the aperture diameter is the same and the focal length is relatively large. FIG. 9 (b) illustrates that the depth of field is relatively shallow when the aperture diameter is the same and the focal length is relatively small. FIG. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置における瞳孔径・視線方向算出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the pupil diameter and gaze direction calculation process in the pupil and gaze measurement apparatus of embodiment of this invention. 瞳孔の部分画像およびプルキンエ像の部分画像を用いて瞳孔径および視線方向を算出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating a pupil diameter and a gaze direction using the partial image of a pupil, and the partial image of a Purkinje image. 本発明の実施の形態の瞳孔・視線計測装置における照明器具制御処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the lighting fixture control process in the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の照明システムの使用形態の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the usage pattern of the illumination system of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の照明システムの使用形態の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the usage pattern of the illumination system of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の照明システムの使用形態の第3の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the usage pattern of the illumination system of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の照明システムの使用形態の第4の例を示す図である。It is a figure which shows the 4th example of the usage pattern of the illumination system of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態2の瞳孔・視線計測装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の瞳孔・視線計測装置の一例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an example of the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の瞳孔・視線計測装置の他の例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the other example of the pupil and eyes | visual_axis measuring apparatus of Embodiment 3 of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の瞳孔・視線計測装置および照明システムを詳細に説明する。以下の複数の実施の形態においては、同一の参照符号が付された部分同士は、図面上における形状に相違があっても、特段の記載がない限り、互いに同一の構成を有しているとともに、互いに同一の機能を発揮するものとする。   Hereinafter, a pupil / line-of-sight measurement device and an illumination system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following plurality of embodiments, parts having the same reference numerals have the same configuration unless otherwise specified, even if there is a difference in shape on the drawings. , And exhibit the same function.

(実施の形態1)
図1を用いて、本発明の実施の形態1の瞳孔・視線計測装置8を含む照明システム20を説明する。
(Embodiment 1)
The illumination system 20 including the pupil / line-of-sight measuring device 8 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態の照明システム20は、瞳孔・視線計測装置8および被計測者10が存在する環境に光を照射する照明器具50を備えている。本実施の形態においては、瞳孔・視線計測装置8は、算出された瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方に基づいて、照明器具50の照明の態様を制御する。つまり、照明システム20は、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方から推測される被計測者10の状態に基づいて、照明器具50による照明の態様を変更することができる。瞳孔・視線計測装置8によって制御される照明器具50の照明の態様としては、輝度、色温度、および配光等が考えられる。ただし、瞳孔・視線計測装置8によって制御される照明器具50の照明の態様の変更は、何らかの照明特性を異なるように照明器具50の点灯の状態を変更するものであれば、いかなるものであってもよい。   The illumination system 20 according to the present embodiment includes an illumination fixture 50 that irradiates light to an environment where the pupil / line-of-sight measurement device 8 and the measurement subject 10 exist. In the present embodiment, the pupil / gaze measuring device 8 controls the illumination mode of the luminaire 50 based on at least one of the calculated pupil diameter r and the gaze direction d. That is, the illumination system 20 can change the mode of illumination by the luminaire 50 based on the state of the measurement subject 10 estimated from at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. As a lighting mode of the lighting fixture 50 controlled by the pupil / line-of-sight measuring device 8, brightness, color temperature, light distribution, and the like are conceivable. However, the change of the lighting mode of the lighting fixture 50 controlled by the pupil / line-of-sight measurement device 8 is not limited as long as the lighting state of the lighting fixture 50 is changed so that some lighting characteristics are different. Also good.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、眼鏡5をかけた被計測者10の顔15、特に、顎が、位置固定部64の接触部4に固定された状態で、被計測者10の眼球11の画像データを取得する。ただし、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、自動的に眼球11を検出し、ピントを合わせることができるものであるため、位置固定部64を必須の構成とする装置ではない。この点については、後述される。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment is configured so that the face 15 of the measurement subject 10 wearing the glasses 5, particularly the chin, is fixed to the contact portion 4 of the position fixing unit 64. The image data of the eyeball 11 is acquired. However, the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment can automatically detect the eyeball 11 and adjust the focus, so that the position fixing unit 64 is not an essential component. This point will be described later.

本実施の形態においては、取得される眼球11の画像データは、眼球11の周囲の皮膚の画像、白目の画像、虹彩13の画像、および瞳孔12の画像を含んでいる。ただし、眼球11の画像データに加えて、眼鏡5のフレームの画像も取得されるものとする。眼鏡5のレンズの画像は、基本的には、取得されないものとするが、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oのみは画像データに含まれる場合がある。   In the present embodiment, the acquired image data of the eyeball 11 includes an image of the skin around the eyeball 11, an image of the white eye, an image of the iris 13, and an image of the pupil 12. However, in addition to the image data of the eyeball 11, an image of the frame of the glasses 5 is also acquired. Although the image of the lens of the glasses 5 is basically not acquired, only the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 may be included in the image data.

図1においては、左眼鏡5Lおよび右眼鏡5R、左眼球11Lおよび右眼球11R、左虹彩12Lおよび右虹彩12R、左眼球11Lおよび右眼球11Rのように、左右の画像を区別している。左右の画像は、1つの画像として同時に取得されてもよいが、左右の画像のそれぞれが、別個の2つの画像として取得されてもよい。左右の眼球11のそれぞれを別個に撮像する場合には、左眼球11L用の瞳孔・視線計測装置8および右眼球11R用の瞳孔・視線計測装置8のそれぞれが別箇に設けられていることが好ましい。この場合、左右の瞳孔・視線計測装置8のそれぞれによって算出され左右の眼球の瞳孔径rおよび視線方向dの値の平均値を用いて照明器具50の照明の態様を制御する。ただし、以後の説明においては、説明を簡単にするため、左右の眼球の画像の区別をしない。   In FIG. 1, left and right images are distinguished from each other as left glasses 5L and right glasses 5R, left eyeball 11L and right eyeball 11R, left iris 12L and right iris 12R, left eyeball 11L and right eyeball 11R. The left and right images may be acquired simultaneously as one image, but each of the left and right images may be acquired as two separate images. When each of the left and right eyeballs 11 is separately imaged, the pupil / line-of-sight measurement device 8 for the left eyeball 11L and the pupil / line-of-sight measurement device 8 for the right eyeball 11R are provided separately. preferable. In this case, the lighting mode of the luminaire 50 is controlled using the average values of the pupil diameter r and the gaze direction d of the left and right eyeballs calculated by the left and right pupil / gaze measuring devices 8 respectively. In the following description, however, the left and right eyeball images are not distinguished in order to simplify the description.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1、撮像機部2、および制御部3を備えている。制御部3は、眼球照射部1に被計測者10に向かって光を照射させ、撮像機部2で受け取られた被計測者10からの反射光に基づいて画像データを作成する。また、制御部3は、作成された画像データに基づいて、瞳孔径rおよび視線方向dを算出する。   The pupil / line-of-sight measuring device 8 according to the present embodiment includes an eyeball irradiation unit 1, an imaging unit 2, and a control unit 3. The control unit 3 causes the eyeball irradiation unit 1 to irradiate light toward the measurement subject 10 and creates image data based on the reflected light from the measurement target 10 received by the imaging unit 2. Further, the control unit 3 calculates the pupil diameter r and the line-of-sight direction d based on the created image data.

眼球照射部1は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の眼球11に光を照射する。眼球照射部1が照射する光は、被計測者10に与える影響が小さければ、可視光線であってもよいが、可視光以外であってかつ人体に与える悪影響が小さい赤外線であることが好ましい。さらに、撮像素子2bによる画像の取得の容易さおよび人体へ与える悪影響の小ささの双方の観点から、眼球照射部1が照射する光は、近赤外線であることがさらに好ましい。   The eyeball irradiation unit 1 irradiates light to the eyeball 11 of the measurement subject 10 in the state of wearing the glasses 5. The light irradiated by the eyeball irradiation unit 1 may be visible light as long as it has a small effect on the person to be measured 10, but is preferably infrared light other than visible light and having a small adverse effect on the human body. Furthermore, from the viewpoints of both the ease of image acquisition by the image sensor 2b and the small adverse effect on the human body, the light emitted by the eyeball irradiation unit 1 is more preferably a near infrared ray.

撮像機部2は、光学系2a、撮像素子2b、および光学系制御部2cを含んでいる。光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。   The imaging unit 2 includes an optical system 2a, an imaging element 2b, and an optical system control unit 2c. The reflected light reflected by the eyeball 11 passes through the optical system 2a. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11.

光学系2aは、パン、チルト、およびズームの3つの機能を実現する機構を有している。光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている画像データに基づいて、眼球11の画像データが自動的に取得されるように、光学系2aの前述の3つの機能を実現する機構を制御することができる。したがって、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8によれば、計測者による瞳孔・視線計測装置8の操作なしに、眼球11の画像データが取得される。   The optical system 2a has a mechanism that realizes three functions of pan, tilt, and zoom. The optical system control unit 2c has a mechanism for realizing the above-described three functions of the optical system 2a so that the image data of the eyeball 11 is automatically acquired based on the image data captured by the image sensor 2b. Can be controlled. Therefore, according to the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment, the image data of the eyeball 11 is acquired without operating the pupil / line-of-sight measurement device 8 by the measurer.

また、光学系2aは、瞳孔12に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能を実現する機構を有している。光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている眼球11の画像データに基づいて、瞳孔12に自動的にピントが合うように、光学系2aのオートフォーカス機能を実現する機構を制御する。つまり、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8によれば、計測者による瞳孔・視線計測装置8の操作なしに、瞳孔12に自動的にピントを合わせ、瞳孔12にピントが合った眼球11の画像が撮像素子2bに自動的に取得される。ただし、プルキンエ像Pを利用する場合には、光学系制御部2cは、瞳孔12に加えて眼球11の角膜にもピントが合っているように、光学系2aを制御する。   Further, the optical system 2a has a mechanism for realizing an autofocus function for automatically focusing on the pupil 12. The optical system control unit 2c controls a mechanism that realizes the autofocus function of the optical system 2a so that the pupil 12 is automatically focused based on the image data of the eyeball 11 captured by the imaging device 2b. . That is, according to the pupil / line-of-sight measuring device 8 of the present embodiment, the eyeball 11 is automatically focused on the pupil 12 and focused on the pupil 12 without any operation of the pupil / line-of-sight measuring device 8 by the measurer. Are automatically acquired by the image sensor 2b. However, when the Purkinje image P is used, the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so that the cornea of the eyeball 11 in addition to the pupil 12 is in focus.

瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1および撮像機部2のそれぞれの姿勢および位置を変更する位置姿勢変更機構120を備えている。したがって、光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている眼球11の画像データに基づいて、眼球照射部1および撮像素子2bのそれぞれの姿勢および位置を変更することができる。それにより、光照射部が照射した光の眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分での反射光が瞳孔12に重ならない。また、光学系制御部2cは、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分の影が瞳孔12に重ならないように、眼球照射部1および撮像素子2bのそれぞれの姿勢および位置を変更することができる。つまり、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8によれば、計測者の操作なしに、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分による悪影響が排除された状態の眼球11の画像データが自動的に取得される。位置姿勢変更機構120は、眼球照射部1および撮像機部2のうちのいずれか一方の姿勢および位置を変更するものであってもよい。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 includes a position / posture changing mechanism 120 that changes the postures and positions of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging unit 2. Therefore, the optical system control unit 2c can change the postures and positions of the eyeball irradiation unit 1 and the image sensor 2b based on the image data of the eyeball 11 captured by the image sensor 2b. Thereby, the reflected light from the body part around the glasses 5 or the eyeball 11 of the light irradiated by the light irradiation unit does not overlap the pupil 12. Further, the optical system control unit 2c can change the postures and positions of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging device 2b so that the shadow of the body part around the glasses 5 or the eyeball 11 does not overlap the pupil 12. . That is, according to the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment, the image data of the eyeball 11 in a state in which the adverse effects due to the body parts around the glasses 5 or the eyeball 11 are eliminated without the operation of the measurer are automatically performed. To be acquired. The position / orientation changing mechanism 120 may change the attitude and position of one of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging device unit 2.

本実施の形態の光学系2aは、いわゆる、望遠レンズと呼ばれる、被写界深度Xが極めて浅い状態を形成することができるレンズ系である。本実施の形態の光学系2aおよび撮像素子2bは、瞳孔12の周辺を拡大して撮影する際に、その被写界深度Xが眼球11の角膜と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな値になり得るように構成されている。したがって、眼球11の角膜および瞳孔12にピントが合っている状態で、被写界深度Xを角膜と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな値に変更することができる。そのため、撮像素子2bによって取得される眼球11の画像において、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oの画像をぼけさせることができる。   The optical system 2a of the present embodiment is a lens system called a telephoto lens that can form a state where the depth of field X is extremely shallow. When the optical system 2a and the image sensor 2b of the present embodiment magnify the periphery of the pupil 12, the depth of field X is larger than the distance between the cornea of the eyeball 11 and the lens of the glasses 5. It is configured to be a small value. Therefore, the depth of field X can be changed to a value smaller than the distance between the cornea and the lens of the glasses 5 in a state where the cornea of the eyeball 11 and the pupil 12 are in focus. Therefore, in the image of the eyeball 11 acquired by the image sensor 2b, the image of the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 can be blurred.

ピントは、虹彩13、瞳孔12、角膜、およびそれらの近傍のいずれの位置に最良の状態で合わされてもよいが、少なくとも瞳孔12にはピントが合っていることが必要である。瞳孔12は、虹彩13によって囲まれた孔であるため、本明細書においては、瞳孔12にピントが合っている場合には、虹彩13にもピントが合っているものとする。また、視線方向dの算出にプルキンエ像Pを用いる場合には、瞳孔12および虹彩13に加えて、角膜にもピントが合っていることが必要になる。そのため、プルキンエ像Pを利用する場合には、被写界深度Xは、眼球11の角膜と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな値であることが必要である。ただし、プルキンエ像Pを利用しない場合には、被写界深度Xは、瞳孔12と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな値であればよい。   The focus may be optimally adjusted to any position of the iris 13, the pupil 12, the cornea, and the vicinity thereof, but at least the pupil 12 needs to be focused. Since the pupil 12 is a hole surrounded by the iris 13, in this specification, when the pupil 12 is in focus, the iris 13 is also in focus. In addition, when the Purkinje image P is used to calculate the line-of-sight direction d, it is necessary to focus on the cornea in addition to the pupil 12 and the iris 13. Therefore, when the Purkinje image P is used, the depth of field X needs to be smaller than the distance between the cornea of the eyeball 11 and the lens of the glasses 5. However, when the Purkinje image P is not used, the depth of field X may be a value smaller than the distance between the pupil 12 and the lens of the glasses 5.

本実施の形態の光学系制御部2cは、上記の一般的な撮像機機能に加えて、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態で、眼鏡5のレンズにピントが合っていないように、光学系2aおよび撮像素子2bを制御することができる。具体的には、光学系制御部2cは、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態で、光学系2aの絞りおよび焦点距離のうちの少なくともいずれか一方を変更する。それにより、光学系制御部2cは、被写界深度Xを瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな値にする。したがって、撮像素子2bは、眼球照射部1から照射された光の眼鏡5のレンズでの反射光がぼやけさせられた状態の眼球11の画像データを取得することができる。   The optical system control unit 2c according to the present embodiment focuses on the lens of the glasses 5 in a state where the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus in addition to the general imaging function described above. The optical system 2a and the image sensor 2b can be controlled so as not to be present. Specifically, the optical system control unit 2c changes at least one of the stop and the focal length of the optical system 2a in a state where the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus. Thereby, the optical system control unit 2 c sets the depth of field X to a value smaller than the distance between the pupil 12 (or the cornea) and the lens of the glasses 5. Therefore, the imaging device 2b can acquire image data of the eyeball 11 in a state where the light reflected from the lens of the eyeglass 5 of the light irradiated from the eyeball irradiation unit 1 is blurred.

本実施の形態においては、光学系制御部2cは、一旦、被写界深度Xが瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも大きい状態で、瞳孔12にピントを合わせる。その後、光学系制御部2cは、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態が維持されように光学系2aの絞りおよび焦点距離の少なくともいずれか一方を変更しながら、被写界深度Xを瞳孔12と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さくする。したがって、瞳孔12にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を効率的に形成することができる。このとき、眼球11の角膜および瞳孔12の双方にピントが合っていることが必要であれば、被写界深度Xは、角膜と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さくすることが好ましい。   In the present embodiment, the optical system control unit 2c once focuses on the pupil 12 in a state where the depth of field X is larger than the distance between the pupil 12 (or cornea) and the lens of the glasses 5. . Thereafter, the optical system control unit 2c changes the object field while changing at least one of the aperture and the focal length of the optical system 2a so that the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is kept in focus. The depth X is made smaller than the distance between the pupil 12 and the lens of the glasses 5. Therefore, it is possible to efficiently form a state where the pupil 12 is in focus but the eyeglass 5 is not in focus. At this time, if it is necessary that both the cornea of the eyeball 11 and the pupil 12 are in focus, the depth of field X is preferably smaller than the distance between the cornea and the lens of the glasses 5. .

本実施の形態においては、予め定められた瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さな被写界深度Xの値が記憶されている。また、光学系制御部2cは、瞳孔12(または角膜および瞳孔)にピントが合った状態で、被写界深度Xをその記憶された値と一致するまで小さくしていく。このように光学系2aを制御するための情報は、予め光学系制御部2cに組み込まれている。   In the present embodiment, a value of the depth of field X smaller than a predetermined distance between the pupil 12 (or the cornea) and the lens of the glasses 5 is stored. In addition, the optical system control unit 2c reduces the depth of field X until it matches the stored value in a state where the pupil 12 (or cornea and pupil) is in focus. Information for controlling the optical system 2a is incorporated in the optical system control unit 2c in advance.

本実施の形態においては、より確実に外乱光Oをぼやけさせるために、被写界深度Xを瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さくしている。しかしながら、被写界深度Xを変更することなく、ピントが合っている範囲の境界を眼鏡5側から瞳孔12側へずらすことによって、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態で、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態が形成されてもよい。この場合、被写界深度Xは瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも大きくてもよい。   In the present embodiment, the depth of field X is made smaller than the distance between the pupil 12 (or the cornea) and the lens of the glasses 5 in order to blur the disturbance light O more reliably. However, in the state where the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus by shifting the boundary of the in-focus range from the glasses 5 side to the pupil 12 side without changing the depth of field X. A state in which the lens of the glasses 5 is out of focus may be formed. In this case, the depth of field X may be larger than the distance between the pupil 12 (or the cornea) and the lens of the glasses 5.

制御部3は、起動スイッチ9、画像処理部3a、および表示・照明制御部3bを含んでいる。起動スイッチ9は、瞳孔・視線計測装置8を起動させるものであり、起動スイッチ9がONの状態になると、眼球照射部1が光を発する。画像処理部3aは、撮像機部2によって取得された眼球11の画像を処理し、瞳孔径rおよび視線方向dを算出する。表示・照明制御部3bは、算出された瞳孔径rおよび視線方向dの値に基づいて、後述される照明器具50の照明の態様を制御する。   The control unit 3 includes a start switch 9, an image processing unit 3a, and a display / illumination control unit 3b. The activation switch 9 activates the pupil / line-of-sight measuring device 8, and when the activation switch 9 is turned on, the eyeball irradiation unit 1 emits light. The image processing unit 3a processes the image of the eyeball 11 acquired by the imaging unit 2, and calculates the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. The display / illumination control unit 3b controls the illumination mode of the luminaire 50, which will be described later, based on the calculated pupil diameter r and line-of-sight direction d.

表示・照明制御部3bは、眼球11の画像データを表示する表示部7を制御してもよい。この場合、表示・照明制御部3bは、眼球11の画像ならびに眼球11の瞳孔径rおよび視線方向dを表示部7に表示することができる。ただし、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、計測者を必要としない照明システム20において用いられるものであるため、眼球11の画像データを表示する表示部7を制御しなくてもよい。つまり、表示・照明制御部3bは、本実施の形態においては、照明器具50の照明の態様のみを制御するものであってもよい。   The display / illumination control unit 3 b may control the display unit 7 that displays the image data of the eyeball 11. In this case, the display / illumination control unit 3 b can display the image of the eyeball 11, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the eyeball 11 on the display unit 7. However, since the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment is used in the illumination system 20 that does not require a measurer, the display unit 7 that displays the image data of the eyeball 11 may not be controlled. . That is, the display / lighting control unit 3b may control only the lighting mode of the lighting fixture 50 in the present embodiment.

次に、図2〜図6を用いて、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oをぼけさせることにより、瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを高い精度で取得する方法を説明する。図2〜図6は、撮像素子2bによって取得される眼球11および眼鏡5のイメージ像を示している。また、図4〜図6においては、撮像素子2bに入射する反射光の輝度の値とX軸に沿った位置との関係がグラフで示されている。撮像素子2bに入射する反射光の輝度は、平坦な部分を有する。平坦な部分は、眼球11の同じ色の部分で反射した光と考えられる。たとえば、瞳孔12が黒色であるため、最も低い輝度を有する平坦部が瞳孔12の画像と考えられる。また、プルキンエ像Pは、反射光の輝度が最も高い尖った部分の先端であると考えられる。したがって、図4〜図6から分かるように、撮像素子2bに入射する反射光の輝度によって、グラフのいずれの部分が、プルキンエ像P、外乱光O、虹彩13、および瞳孔12のいずれであるのかを容易に特定することができる。   Next, a method of acquiring the partial image data of the pupil 12 and the partial image data of the Purkinje image P with high accuracy by blurring the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 with reference to FIGS. Will be explained. 2 to 6 show image images of the eyeball 11 and the glasses 5 acquired by the image sensor 2b. 4 to 6, the relationship between the brightness value of the reflected light incident on the image sensor 2 b and the position along the X axis is shown in a graph. The brightness of the reflected light incident on the image sensor 2b has a flat portion. The flat portion is considered to be light reflected by the same color portion of the eyeball 11. For example, since the pupil 12 is black, the flat portion having the lowest luminance is considered to be an image of the pupil 12. Further, the Purkinje image P is considered to be the tip of a pointed portion where the brightness of reflected light is highest. Therefore, as can be seen from FIGS. 4 to 6, which part of the graph is the Purkinje image P, the disturbance light O, the iris 13, or the pupil 12 depending on the luminance of the reflected light incident on the image sensor 2 b. Can be easily identified.

図4〜図6において、X軸に平行な複数の仮想線のそれぞれに沿った輝度のデータが取得される。それにより、眼球11の画像データのうち、瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを作成することができる。   4 to 6, brightness data along each of a plurality of virtual lines parallel to the X axis is acquired. Thereby, among the image data of the eyeball 11, partial image data of the pupil 12 and partial image data of the Purkinje image P can be created.

一般に、図2に示されるように、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oは、虹彩13の画像データに重なると、虹彩13の外周が明確でなくなる場合がある。そのため、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、図3に示されるように、外乱光Oの画像データのみをぼけさせる。それにより、虹彩13の外周を特定することが可能になる。   In general, as shown in FIG. 2, when the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 overlaps the image data of the iris 13, the outer periphery of the iris 13 may not be clear. Therefore, the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment blurs only the image data of the disturbance light O as shown in FIG. Thereby, it becomes possible to specify the outer periphery of the iris 13.

図4および図6から分かるように、外乱光Oの画像データは、ぼけていなければ、一点鎖線で示されるように、プルキンエ像Pの画像とほぼ同一の輝度を有している。しかしながら、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、外乱光Oの画像データをぼけさせているため、図4および図6に示される符号Kの斜線領域から分かるように、外乱光Oの輝度は、ぼけていない状態に比較して、低下している。その結果、撮像素子2bによって取得されるプルキンエ像Pは、上側閾値UTよりも大きな値の輝度を有している。一方、撮像素子2bによって取得される外乱光Oは、上側閾値UTよりも小さい値の輝度を有している。したがって、輝度が上側閾値UTよりも大きい値の部分の画像データがプルキンエ像Pの部分画像データとして特定され得る。   As can be seen from FIGS. 4 and 6, the image data of the disturbance light O has almost the same luminance as the image of the Purkinje image P as indicated by a one-dot chain line if it is not blurred. However, since the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment blurs the image data of the disturbance light O, as can be seen from the hatched area of the symbol K shown in FIG. 4 and FIG. The brightness is reduced as compared with a non-blurred state. As a result, the Purkinje image P acquired by the image sensor 2b has a luminance value greater than the upper threshold value UT. On the other hand, the disturbance light O acquired by the imaging device 2b has a luminance value smaller than the upper threshold value UT. Therefore, the image data of the portion whose luminance is larger than the upper threshold value UT can be specified as the partial image data of the Purkinje image P.

また、図4および図6から分かるように、瞳孔12の画像の輝度は、下側閾値LTよりも小さい値の輝度を有している。そのため、輝度が下側閾値LTよりも小さい値の部分の画像データが瞳孔12の部分画像データとして特定され得る。本実施の形態においては、図4および図6から分かるように、瞳孔径rは、瞳孔12の部分画像データのX軸方向に沿った幅の最大値であるものとする。   As can be seen from FIGS. 4 and 6, the luminance of the image of the pupil 12 has a luminance value smaller than the lower threshold LT. Therefore, the image data of the portion whose luminance is smaller than the lower threshold LT can be specified as the partial image data of the pupil 12. In this embodiment, as can be seen from FIGS. 4 and 6, the pupil diameter r is the maximum value of the width along the X-axis direction of the partial image data of the pupil 12.

なお、図4に示される画像のうち、瞳孔12とプルキンエ像Pのみ残存させ、他の部分を虹彩13の輝度と同一であるとすると、図5に示されるような画像が得られる。つまり、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、図5に示されるように、瞳孔12とプルキンエ像Pのみをその他の画像と区別するための画像処理を行っている。   If only the pupil 12 and the Purkinje image P remain in the image shown in FIG. 4 and other portions have the same luminance as the iris 13, an image as shown in FIG. 5 is obtained. That is, the pupil / line-of-sight measuring device 8 of the present embodiment performs image processing for distinguishing only the pupil 12 and the Purkinje image P from other images, as shown in FIG.

上記のように、図6に示されるように、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oは、瞳孔12の画像データに重なると、瞳孔12の外周が明確でなくなる場合がある。この場合、瞳孔径rを高い精度で計測できない場合がある。また、瞳孔中心が明確でなくなる場合がある。これらの場合には、視線方向dも計測できない。そこで、外乱光Oの画像のみをほけさせることにより、撮像素子2b上でぼけた部分の外乱光Oの画像と瞳孔12の部分画像とを区別する。画像処理部3aは、瞳孔12の画像に重なったぼけた部分の画像を除外して、瞳孔12の画像を認識する。そのため、画像処理部3aは、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oが瞳孔12の画像に与える悪影響が排除された状態で、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dを算出することができる。したがって、瞳孔径rおよび視線方向dを高い精度で算出することができる。   As described above, as shown in FIG. 6, when the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 overlaps the image data of the pupil 12, the outer periphery of the pupil 12 may not be clear. In this case, the pupil diameter r may not be measured with high accuracy. Also, the center of the pupil may not be clear. In these cases, the line-of-sight direction d cannot be measured. Therefore, by only blurring the image of the disturbance light O, the image of the disturbance light O in the portion blurred on the image sensor 2b and the partial image of the pupil 12 are distinguished. The image processing unit 3 a recognizes the image of the pupil 12 by excluding the blurred image that overlaps the image of the pupil 12. Therefore, the image processing unit 3a calculates the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the measurement subject 10 in a state where the adverse effect of the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 on the image of the pupil 12 is eliminated. Can do. Therefore, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d can be calculated with high accuracy.

図4および図6においては、瞳孔12の部分画像およびプルキンエ像Pと外乱光Oとを明確に区別するためには、外乱光Oの輝度を低下させる程度を調節する必要がある。また、上側閾値UTおよび下側閾値LTのそれぞれの値を、瞳孔12の部分画像およびプルキンエ像Pの輝度のそれぞれと外乱光Oの輝度とを区別できるような値に設定しておく。具体的には、図4および図6のグラフにおいて符号Kで示される斜線領域が上側閾値UTおよび下側閾値LTのいずれをも跨がないようにする。   4 and 6, in order to clearly distinguish the partial image of the pupil 12 and the Purkinje image P from the disturbance light O, it is necessary to adjust the degree to which the luminance of the disturbance light O is reduced. Further, the values of the upper threshold value UT and the lower threshold value LT are set to values that can distinguish between the luminance of the partial image of the pupil 12 and the Purkinje image P and the luminance of the disturbance light O, respectively. Specifically, the hatched area indicated by the symbol K in the graphs of FIG. 4 and FIG. 6 does not straddle both the upper threshold value UT and the lower threshold value LT.

次に、図7〜図12を用いて、瞳孔・視線計測装置8において実行される制御処理を説明する。   Next, a control process executed in the pupil / gaze measurement apparatus 8 will be described with reference to FIGS.

まず、図7を用いて、瞳孔・視線計測処理を説明する。   First, pupil / line-of-sight measurement processing will be described with reference to FIG.

ステップS1において、制御部3は、瞳孔・視線計測装置8の起動スイッチ9がON状態であるのか否かを判定する。ステップS1において、起動スイッチ9がON状態でないと判定されると、制御部3は、その状態で待機する。ステップS1において、起動スイッチ9がON状態である判定されると、制御部3は、眼球照射部1に近赤外光を照射させる。それにより、撮像素子2bは、近赤外光の反射光を受け取る。その後、撮像機部2は、光学系2aのパン・チルト・ズーム機能を利用して、被計測者10の眼球11を探す。このとき、光学系制御部2cは、ステップS3において、光学系2aの光軸の方向を様々に変化させる制御を実行しながら、ステップS4において、予め内部に記憶された眼球のモデルの画像と撮像素子2bによって撮像されている画像とを対比する。   In step S <b> 1, the control unit 3 determines whether or not the activation switch 9 of the pupil / line-of-sight measurement device 8 is in the ON state. If it is determined in step S1 that the start switch 9 is not in the ON state, the control unit 3 stands by in that state. If it is determined in step S1 that the activation switch 9 is in the ON state, the control unit 3 causes the eyeball irradiation unit 1 to irradiate near infrared light. Thereby, the image sensor 2b receives the reflected light of the near infrared light. Thereafter, the image pickup unit 2 searches for the eyeball 11 of the person to be measured 10 using the pan / tilt / zoom functions of the optical system 2a. At this time, the optical system control unit 2c performs control to change the direction of the optical axis of the optical system 2a in step S3, and in step S4, the image of the eyeball model stored in advance is captured. The image captured by the element 2b is compared.

ステップS4において、光学系制御部2cは、予め内部に記憶された眼球のモデルの画像と撮像素子2bによって撮像されている実際の眼球11の画像とが形状において一致する部分を有していない場合がある。この場合には、光学系制御部2cは、ステップS1〜ステップS4の処理を繰り返す。一方、ステップS4において、予め内部に記憶された眼球のモデルの画像と撮像素子2bによって撮像されている実際の眼球11の画像とが形状において一致する部分を有している場合がある。この場合には、光学系制御部2cは、被計測者10の眼球11が検出されたとみなし、ステップS5の処理を実行する。   In step S4, the optical system control unit 2c does not have a portion in which the image of the eyeball model stored in advance and the image of the actual eyeball 11 captured by the image sensor 2b coincide in shape. There is. In this case, the optical system control unit 2c repeats the processing from step S1 to step S4. On the other hand, in step S4, there may be a case where the image of the eyeball model stored in advance in advance and the image of the actual eyeball 11 captured by the image sensor 2b have a portion that matches in shape. In this case, the optical system control unit 2c assumes that the eyeball 11 of the person to be measured 10 has been detected, and executes the process of step S5.

ステップS5においては、光学系制御部2cは、瞳孔12にピントを合わせるように光学系2aを制御する。いわゆる、オートフォーカス機能が利用される。具体的には、光学系2aのレンズの位置を光軸に沿って前後に移動させることにより、撮像素子2bによって取得されている瞳孔12の部分画像の輝度が最も高い状態またはそれに近い状態になっている場合に、光学系2aのレンズの移動を停止する。ステップS6において、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている画像において、瞳孔12にピントが合っているか否かを判定する。つまり、瞳孔12の部分画像の輝度が所定の値よりも高いか否かを判定する。   In step S5, the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so as to focus on the pupil 12. A so-called autofocus function is used. Specifically, by moving the lens position of the optical system 2a back and forth along the optical axis, the luminance of the partial image of the pupil 12 acquired by the imaging device 2b becomes the highest state or a state close thereto. If so, the movement of the lens of the optical system 2a is stopped. In step S6, the control unit 3 determines whether or not the pupil 12 is in focus in the image acquired by the image sensor 2b. That is, it is determined whether or not the luminance of the partial image of the pupil 12 is higher than a predetermined value.

制御部3は、撮像素子2bによって取得されている画像において、瞳孔12にピントが合っていない場合には、ステップS1〜ステップS6の処理を繰り返す。一方、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている画像において、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている場合には、ステップS7の処理を実行する。ステップS7においては、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像に、眼球照射部1が照射した光の眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分での反射光が重なっているか否かを判定する。また、ステップS7においては、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像に、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分の影が重なっているか否かを判定する。この判定は、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像と影または反射光が重なっている眼球のモデル画像とを対比することにより行われる。具体的には、制御部3は、実際の瞳孔12の画像中に輝度が大きく変化する部分があると、影または反射光が瞳孔12の画像に重なっていると判定する。つまり、瞳孔12の色は単一色に近いため、ほぼ平坦の輝度分布になるはずであるが、そのようになっていない場合、制御部3は、瞳孔12の画像に反射光または影の何等かの影響が及ぼされているとみなす。   In the image acquired by the image sensor 2b, the control unit 3 repeats the processes of Steps S1 to S6 when the pupil 12 is not in focus. On the other hand, if the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus in the image acquired by the image sensor 2b, the control unit 3 executes the process of step S7. In step S <b> 7, the control unit 3 reflects the reflected light from the eyeglasses 5 of the light irradiated by the eyeball irradiation unit 1 or the body part around the eyeball 11 on the actual image of the eyeball 11 acquired by the imaging device 2 b. It is determined whether or not they overlap. In step S7, the control unit 3 determines whether the shadow of the body part around the eyeglasses 5 or the eyeball 11 overlaps the actual image of the eyeball 11 acquired by the image sensor 2b. This determination is performed by comparing the actual image of the eyeball 11 acquired by the image sensor 2b with the model image of the eyeball on which shadow or reflected light overlaps. Specifically, the control unit 3 determines that the shadow or the reflected light overlaps the image of the pupil 12 if there is a portion where the luminance greatly changes in the actual image of the pupil 12. That is, the color of the pupil 12 is close to a single color, and thus the luminance distribution should be almost flat. If not, the control unit 3 determines whether the reflected light or shadow is in the pupil 12 image. Is considered to have been affected.

ステップS7においては、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像に反射光および影の少なくともいずれか一方の画像が重なっている場合には、制御部3は、ステップS8の処理を実行する。ステップS8においては、制御部3は、撮像素子2bによって撮像されている眼球11の画像データに基づいて、光学系制御部2cに制御指令を送る。それにより、光学系制御部2cは、眼球照射部1が照射した光の眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分での反射光の画像が瞳孔12の画像に重ならいように、眼球照射部1および撮像機部2の姿勢および位置を変更する。また、ステップS8においては、光学系制御部2cは、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分の影の画像が瞳孔12の画像に重ならないように、眼球照射部1および撮像機部2の姿勢および位置を変更する。ステップS7およびステップS8の処理は、反射光および影の画像が撮像素子2bによって取得されている瞳孔12の画像に含まれていない状態になるまで繰り返される。具体的には、眼球照射部1および撮像機部2の姿勢および位置が、予め定められた複数種類の姿勢および位置の変更パターンにしたがって順次変更される。   In step S7, when at least one of the reflected light and the shadow overlaps the actual image of the eyeball 11 acquired by the image sensor 2b, the control unit 3 executes the process of step S8. To do. In step S8, the control unit 3 sends a control command to the optical system control unit 2c based on the image data of the eyeball 11 imaged by the imaging device 2b. Thereby, the optical system control unit 2c is configured so that the image of the light reflected by the eyeglasses 5 or the body part around the eyeball 11 irradiated by the eyeball irradiation unit 1 overlaps the image of the pupil 12. And the attitude and position of the image pickup unit 2 are changed. In step S <b> 8, the optical system control unit 2 c determines the postures of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging unit 2 so that the shadow image of the body part around the glasses 5 or the eyeball 11 does not overlap the image of the pupil 12. And change position. The processes in step S7 and step S8 are repeated until the reflected light and shadow images are not included in the image of the pupil 12 acquired by the image sensor 2b. Specifically, the postures and positions of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging unit 2 are sequentially changed according to a plurality of predetermined posture and position change patterns.

ステップS7においては、反射光の画像および身体部分の影の画像のいずれもが、瞳孔12の画像に重なっていない場合には、制御部3は、ステップS9の処理を実行する。   In step S7, when neither the reflected light image nor the shadow image of the body part overlaps the image of the pupil 12, the control unit 3 executes the process of step S9.

ステップS9においては、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている画像の外乱光Oをぼけさせるための制御指令を光学系制御部2cへ送る。それにより、光学系制御部2cは、被写界深度Xを所定値以下にするか、または、被写界深度Xを所定値以下の状態で維持するように光学系2aを制御する。具体的には、制御部3は、たとえば、被写界深度Xが瞳孔12と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも小さくなるように、光学系制御部2cに光学系2aの絞りの大きさを調節させる。被写界深度Xの変更の仕方については、後述される。   In step S9, the control unit 3 sends a control command for blurring the disturbance light O of the image acquired by the image sensor 2b to the optical system control unit 2c. Thereby, the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so that the depth of field X is set to a predetermined value or less, or the depth of field X is maintained to be a predetermined value or less. Specifically, for example, the control unit 3 causes the optical system control unit 2c to set the size of the stop of the optical system 2a so that the depth of field X is smaller than the distance between the pupil 12 and the lens of the glasses 5. Adjust the height. A method of changing the depth of field X will be described later.

次に、ステップS10において、制御部3は、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態で、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像における外乱光Oの部分画像がぼけているか否かを判定する。ステップS10において、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合った状態で、撮像素子2bによって取得されている実際の眼球11の画像における外乱光Oの部分画像がぼけていない場合がある。この場合には、制御部3は、ステップS6〜ステップS10の処理を繰り返す。   Next, in step S10, the control unit 3 is a partial image of the disturbance light O in the image of the actual eyeball 11 acquired by the imaging device 2b in a state where the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus. It is determined whether or not it is blurred. In step S10, the partial image of the disturbance light O in the actual image of the eyeball 11 acquired by the imaging device 2b may not be blurred while the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus. In this case, the control part 3 repeats the process of step S6-step S10.

一方、ステップS10において、瞳孔12にピントが合っている状態で、撮像素子2bによって取得されている画像の外乱光Oがぼけている場合には、制御部3は、ステップS13の処理を実行する。ステップS11においては、制御部3は、撮像素子2bによって取得されている瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを用いて、瞳孔径rおよび視線方向dを算出する。その後、ステップS12において、制御部3は、その算出された瞳孔径rおよび視線方向dを用いて、照明器具50を照明の態様を制御する。   On the other hand, in step S10, when the disturbance light O of the image acquired by the image sensor 2b is blurred while the pupil 12 is in focus, the control unit 3 executes the process of step S13. . In step S11, the control unit 3 calculates the pupil diameter r and the line-of-sight direction d using the partial image data of the pupil 12 and the partial image data of the Purkinje image P acquired by the imaging device 2b. Thereafter, in step S12, the control unit 3 controls the lighting device 50 in the lighting mode using the calculated pupil diameter r and line-of-sight direction d.

上記の制御方法によれば、光学系制御部2cは、一旦、瞳孔12および眼鏡5のレンズの双方にピントが合っている状態が形成されるように光学系2aを制御する。つまり、光学系制御部2cは、一旦、瞳孔12(または角膜)と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも被写界深度Xが大きい状態で、瞳孔12および眼鏡5のレンズの双方を撮像素子2bに撮像させる。その後、光学系制御部2cは、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている状態を維持しながら、かつ、眼鏡5のレンズにピントが合わなくなるように、光学系2aを制御する。つまり、光学系制御部2cは、瞳孔12(または角膜)にピントが合っている状態で、瞳孔12と眼鏡5のレンズとの間の距離よりも被写界深度Xを小さくしている。したがって、計測の当初から、被写界深度Xが極めて小さい状態で、瞳孔12にピントを合わせるわけではない。そのため、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態をある程度効率的に形成することができる。   According to the above control method, the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so that a state in which both the pupil 12 and the lens 5 are in focus is once formed. In other words, the optical system control unit 2c once images both the pupil 12 and the lens of the glasses 5 in a state where the depth of field X is larger than the distance between the pupil 12 (or the cornea) and the lens of the glasses 5. The element 2b is imaged. Thereafter, the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so that the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus and the lens of the glasses 5 is not in focus. That is, the optical system control unit 2c makes the depth of field X smaller than the distance between the pupil 12 and the lens of the glasses 5 in a state where the pupil 12 (or cornea) is in focus. Therefore, from the beginning of the measurement, the pupil 12 is not focused with the depth of field X being extremely small. Therefore, the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus, but a state in which the eyeglass 5 is not in focus can be formed to some extent efficiently.

図8および図9に示されるように、上記の被写界深度Xは、撮像素子2bによって取得される画像のピントが合っているように見える被写体側の距離の範囲である。図8(a)に示されるように、焦点距離fが同一で絞り部201の開口径Dが相対的に小さい(F値=f/Dが相対的に大きい)場合に、被写界深度Xは相対的に深い。一方、図8(b)に示されるように、焦点距離fが同一で絞り部201の開口径Dが相対的に大きい(F値=f/Dが相対的に小さい)場合に、被写界深度Xは相対的に浅い。したがって、焦点距離fが同一の状態で、絞り部201の開口径Dを大きくすることにより、被写界深度Xを小さくすることができる。また、図9(a)に示されるように、焦点距離fが相対的に大きい場合に、被写界深度Xは相対的に深い。一方、図9(b)に示されるように、焦点距離fが相対的に小さい場合に、相対的に被写界深度Xは浅い。したがって、焦点距離fを小さくすることによっても、被写界深度Xを小さくすることができる。本実施の形態においては、光学系制御部2cは、被写界深度Xを変更するために、光学系2aにおける開口径Dおよび焦点距離fの少なくともいずれか一方を変更するものとする。   As shown in FIGS. 8 and 9, the depth of field X is a range of distance on the subject side where the image acquired by the image sensor 2 b seems to be in focus. As shown in FIG. 8A, when the focal length f is the same and the aperture diameter D of the diaphragm 201 is relatively small (F value = f / D is relatively large), the depth of field X Is relatively deep. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the focal length f is the same and the aperture diameter D of the diaphragm 201 is relatively large (F value = f / D is relatively small), the object field The depth X is relatively shallow. Therefore, the depth of field X can be reduced by increasing the aperture diameter D of the diaphragm 201 while the focal length f is the same. Further, as shown in FIG. 9A, the depth of field X is relatively deep when the focal length f is relatively large. On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the focal length f is relatively small, the depth of field X is relatively shallow. Therefore, the depth of field X can be reduced by reducing the focal length f. In the present embodiment, the optical system control unit 2c changes at least one of the aperture diameter D and the focal length f in the optical system 2a in order to change the depth of field X.

本実施の形態においては、光学系制御部2cは、光学系2aのみを制御することにより、眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を形成する。しかしながら、光学系制御部2cは、撮像素子2bを制御することにより、眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を形成してもよい。撮像素子2bを光軸に沿って移動させると、焦点距離fを変更することができるため、被写界深度Xを変更することができる。つまり、光学系制御部2cは、被写界深度Xの変更のために、光学系2aおよび撮像素子2bのうちの少なくともいずれか一方を制御するものであればよい。いずれの場合も、光学系制御部2cは、眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を形成できればよい。   In the present embodiment, the optical system control unit 2c controls only the optical system 2a to focus on the pupil 12 (or pupil and cornea) of the eyeball 11, but the lens of the glasses 5 is focused. Form a mismatched state. However, the optical system control unit 2c controls the image sensor 2b to form a state in which the pupil 12 (or pupil and cornea) of the eyeball 11 is in focus but the lens of the glasses 5 is not in focus. May be. When the image sensor 2b is moved along the optical axis, the focal length f can be changed, and therefore the depth of field X can be changed. That is, the optical system control unit 2c only needs to control at least one of the optical system 2a and the imaging device 2b in order to change the depth of field X. In any case, the optical system controller 2c only needs to be able to form a state in which the pupil 12 (or pupil and cornea) of the eyeball 11 is in focus but the lens of the glasses 5 is not in focus.

次に、図10を用いて、瞳孔径・視線方向算出処理を説明する。以下の説明では、眼球11の瞳孔12および角膜の双方にピントが合っているという前提条件の下で、瞳孔径・視線方向算出処理を説明する。   Next, pupil diameter / gaze direction calculation processing will be described with reference to FIG. In the following description, the pupil diameter / gaze direction calculation process will be described under the precondition that both the pupil 12 and the cornea of the eyeball 11 are in focus.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8においては、ステップS21において、まず、画像処理部3aが、眼球11の画像データのうち、図6に示される所定の輝度の閾値LTよりも小さい輝度を有する部分を瞳孔12の部分画像データとして認識する。本実施の形態においては、ステップS22において、画像処理部3aは、眼球11の画像データのうち、被計測者10の角膜で反射したプルキンエ像の部分画像データとして認識する。プルキンエ像の部分画像は、図6に示される所定の輝度の閾値LTよりも大きな特定の輝度の閾値UTよりも大きな輝度を有する部分である。つまり、画像処理部3aは、瞳孔12の部分画像およびプルキンエ像Pの部分画像を認識する。   In the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment, first, in step S21, the image processing unit 3a has a luminance smaller than a predetermined luminance threshold LT shown in FIG. A portion having the same is recognized as partial image data of the pupil 12. In the present embodiment, in step S <b> 22, the image processing unit 3 a recognizes the image data of the eyeball 11 as partial image data of the Purkinje image reflected by the cornea of the measurement subject 10. The partial image of the Purkinje image is a portion having a brightness larger than a specific brightness threshold UT larger than a predetermined brightness threshold LT shown in FIG. That is, the image processing unit 3a recognizes the partial image of the pupil 12 and the partial image of the Purkinje image P.

次に、画像処理部3aは、ステップS23において、瞳孔12の部分画像データを用いて、瞳孔径rを算出する。本実施の形態においては、図6において、X軸と平行な仮想線をY軸方向に沿って移動させたときに、瞳孔12の部分画像データと仮想線とが重なる部分の距離の一番大きい値を瞳孔径rとする。なお。瞳孔径rの計測は、瞼のかげ等により計測誤差が生じることを考慮すると、瞳孔12の水平方向(横径)の径であること好ましい。   Next, the image processing unit 3a calculates the pupil diameter r using the partial image data of the pupil 12 in step S23. In the present embodiment, in FIG. 6, when the virtual line parallel to the X axis is moved along the Y axis direction, the distance of the portion where the partial image data of the pupil 12 and the virtual line overlap is the longest. The value is the pupil diameter r. Note that. The pupil diameter r is preferably measured in the horizontal direction (lateral diameter) of the pupil 12 in consideration of measurement errors caused by eyelid shadows or the like.

その後、画像処理部3aは、ステップS24において、瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを用いて、視線方向dを算出する。   Thereafter, in step S24, the image processing unit 3a calculates the line-of-sight direction d using the partial image data of the pupil 12 and the partial image data of the Purkinje image P.

視線方向dを算出するために、まず、瞳孔12の中心Tの空間座標を求める。   In order to calculate the line-of-sight direction d, first, the spatial coordinates of the center T of the pupil 12 are obtained.

図11には、光学系2aのレンズ中心222と、レンズ中心222から焦点距離fだけ離れた位置にある撮像素子2bによって取得された画像の平面座標系26とが描かれている。円12aは、瞳孔12の画像の外周であり、円12aの中心点tは、瞳孔12の中心Tの画像であり、pは、平面座標系26上で取得されるプルキンエ像の画像である。中心点tの平面座標(tu、tv) は撮影画像から把握され得る。そのため、瞳孔12の中心Tの空間座標(Tx、Ty 、T z ) は、次の式によって算出される。   FIG. 11 illustrates a lens center 222 of the optical system 2a and a planar coordinate system 26 of an image acquired by the image sensor 2b that is located at a focal distance f from the lens center 222. The circle 12 a is the outer periphery of the image of the pupil 12, the center point t of the circle 12 a is the image of the center T of the pupil 12, and p is the Purkinje image acquired on the planar coordinate system 26. The plane coordinates (tu, tv) of the center point t can be grasped from the captured image. Therefore, the spatial coordinates (Tx, Ty, T z) of the center T of the pupil 12 are calculated by the following formula.

Tx=(Tz/f)・tuであり、Ty=(Tz/f)・tvであり、Tzは、レンズ中心222と眼球11との距離とほぼ等しい。ここで、fは、光学系2aの焦点距離である。記号「・」はスカラー積を示す。   Tx = (Tz / f) · tu, Ty = (Tz / f) · tv, and Tz is substantially equal to the distance between the lens center 222 and the eyeball 11. Here, f is the focal length of the optical system 2a. The symbol “•” indicates a scalar product.

瞳孔12の中心Tの空間座標の算出方法は、具体的には、特開2005−253778号公報に開示されている技術が用いられてもよい。ただし、瞳孔12の中心Tの空間座標は、いかなる方法によって算出されてもよい。たとえば、特開平8-140937号公報に開示されている技術が用いられてもよい。   Specifically, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-253778 may be used as a method for calculating the spatial coordinates of the center T of the pupil 12. However, the spatial coordinates of the center T of the pupil 12 may be calculated by any method. For example, the technique disclosed in JP-A-8-140937 may be used.

また、視線方向dを算出するときには、本実施の形態においては、画像処理部3aは、自らが把握している(i)〜(iii)の値を用いて、プルキンエ像Pの空間座標を三角測量の原理により算出する。   When calculating the line-of-sight direction d, in this embodiment, the image processing unit 3a uses the values of (i) to (iii) that it knows to calculate the spatial coordinates of the Purkinje image P as a triangle. Calculated according to the principle of surveying.

(i) 図11に示される眼球照射部1の光源111とレンズ中心222とを結ぶ仮想の線分111−222の距離
(ii) 眼球照射部1の光源111とプルキンエ像Pとを結ぶ仮想の線分P−111と仮想の線分111−222とがなす角度θ1
(iii) レンズ中心222とプルキンエ像Pを結ぶ仮想の線分P−222と仮想の線分111−222とがなす角度θ2
角膜14を含む仮想の角膜球モデル14aの半径Rは、既知の一定値(たとえば、7.7mm)であるものとする。
(I) Distance of a virtual line segment 111-222 connecting the light source 111 of the eyeball irradiation unit 1 and the lens center 222 shown in FIG. 11 (ii) A virtual connection of the light source 111 of the eyeball irradiation unit 1 and the Purkinje image P Angle θ1 formed by line segment P-111 and virtual line segment 111-222
(Iii) Angle θ2 formed by a virtual line segment P-222 connecting the lens center 222 and the Purkinje image P and a virtual line segment 111-222
The radius R of the virtual corneal sphere model 14a including the cornea 14 is assumed to be a known constant value (for example, 7.7 mm).

半径Rの値は、仮想の角膜球モデル14aの中心Sとプルキンエ像Pとの間の距離である仮想の線分SPの距離に等しい。また、プルキンエ像Pから仮想の角膜球モデル14aの中心Sへ向かう方向は、眼球照射部1の光源111とレンズ中心222との中点Mとプルキンエ像Pを結ぶ仮想の線分PMの延長線上にある。そのため、仮想の角膜球モデル14aの中心Sの空間座標は、容易に算出される。   The value of the radius R is equal to the distance of the virtual line segment SP that is the distance between the center S of the virtual corneal sphere model 14a and the Purkinje image P. The direction from the Purkinje image P toward the center S of the virtual corneal sphere model 14a is on the extension line of the virtual line segment PM connecting the midpoint M between the light source 111 and the lens center 222 of the eyeball irradiation unit 1 and the Purkinje image P. It is in. Therefore, the spatial coordinates of the center S of the virtual corneal sphere model 14a are easily calculated.

その後、画像処理部3aは、瞳孔12の中心Tの空間座標および仮想の角膜球モデル14aの中心Sの空間座標を用いて、瞳孔12の中心Tと角膜球モデル14aの中心Sとを結ぶ線のベクトルを視線方向dとして算出する。   Thereafter, the image processing unit 3a uses the spatial coordinates of the center T of the pupil 12 and the spatial coordinates of the center S of the virtual corneal sphere model 14a to connect the center T of the pupil 12 and the center S of the corneal sphere model 14a. Is calculated as the line-of-sight direction d.

視線方向dを算出する技術としては、特開2006−95008号公報または特開2003-79577号に開示されている技術等、いかなる技術が用いられてもよい。   As a technique for calculating the line-of-sight direction d, any technique such as the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-95008 or Japanese Patent Laid-Open No. 2003-79777 may be used.

眼球11の形状の特殊性が瞳孔径rおよび視線方向dの計測に悪影響を及ぼす場合には、仮想の眼球モデルを用いることにより、瞳孔径rおよび視線方向dの値を補正してもよい。まつげの影による悪影響を除去する処理は、一般的に行われている処理である。つまり、瞳孔12の画像を2値化するときに、瞳孔12の画像において水平方向(先に説明したX軸方向)に短い切れ目が発見されると、その切れ目が周囲の画像からの推定によって補完される。   When the shape specificity of the eyeball 11 adversely affects the measurement of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d, the values of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d may be corrected by using a virtual eyeball model. The process for removing the adverse effects of eyelash shadows is a commonly performed process. That is, when binarizing the image of the pupil 12, if a short break is found in the image of the pupil 12 in the horizontal direction (the X-axis direction described above), the break is complemented by estimation from surrounding images. Is done.

本実施の形態の瞳孔径rおよび視線方向dの算出処理は上記のようなものである。特に本実施の形態においては、視線方向dの計測の精度を向上させるために、瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを用いて、視線方向dを算出している。しかしながら、瞳孔径rおよび視線方向dを算出することができる処理であれば、いかなる処理が実行されてもよい。たとえば、画像処理部3aは、虹彩13の部分画像データのみを用いて、瞳孔径rおよび視線方向dの双方を算出することも可能である。なお、本明細書においては、瞳孔12にピントが合っている場合には、虹彩13にもピントが合っているものとする。この場合、虹彩13の部分画像から楕円モデルが作成される。この楕円モデルの中心座標、長軸、短軸、軸の傾きの5つのパラメータに基づいて、視線方向dを算出してもよい。同様に、瞳孔12の部分画像のみから瞳孔径rおよび視線方向dの双方を算出されてもよい。   The calculation process of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d in the present embodiment is as described above. In particular, in the present embodiment, in order to improve the measurement accuracy of the line-of-sight direction d, the line-of-sight direction d is calculated using the partial image data of the pupil 12 and the partial image data of the Purkinje image P. However, any process may be executed as long as it can calculate the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. For example, the image processing unit 3 a can calculate both the pupil diameter r and the line-of-sight direction d using only the partial image data of the iris 13. In the present specification, it is assumed that the iris 13 is also in focus when the pupil 12 is in focus. In this case, an elliptic model is created from the partial image of the iris 13. The line-of-sight direction d may be calculated based on the five parameters of the center coordinates, the long axis, the short axis, and the inclination of the axis of the elliptic model. Similarly, both the pupil diameter r and the line-of-sight direction d may be calculated from only the partial image of the pupil 12.

上記の制御によれば、瞳孔径rおよび視線方向dの計測の精度を高めるために望遠レンズで瞳孔12周辺を拡大して撮影する。その際、被写界深度Xの浅さを利用して、撮像素子2bによって取得される画像において、眼鏡5のレンズでの反射像をぼかす。それにより、2値化という簡単な画像処理によって、眼鏡5のレンズ上の反射像による悪影響を低減することができる。その結果、瞳孔径rおよび視線方向dの計測の精度がさらに向上する。   According to the above control, the periphery of the pupil 12 is enlarged and photographed with the telephoto lens in order to improve the measurement accuracy of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. At that time, using the shallowness of the depth of field X, the image reflected by the lens of the glasses 5 is blurred in the image acquired by the imaging device 2b. Thereby, the bad influence by the reflected image on the lens of the glasses 5 can be reduced by simple image processing called binarization. As a result, the accuracy of measurement of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d is further improved.

最後に、図12を用いて、本実施の形態の照明器具制御処理の一例を説明する。   Finally, an example of the lighting fixture control process according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

ステップS41において、制御部3は、瞳孔径rが所定値よりも小さいか否かを判定する。ステップS41において、瞳孔径rが所定値よりも小さくないと判定されれば、制御部3は、被計測者10の周辺環境が明る過ぎる状態になっているわけではないとみなす。そのため、制御部3は、ステップS43の処理を実行する。一方、ステップS41において、瞳孔径rが所定値よりも小さいと判定されれば、制御部3は、周辺環境が明る過ぎる状態になっているために被計測者10が目をしかめているかまたは目を細めているとみなす。それにより、ステップS42において、制御部3は、照明器具50の照度を小さくかつ照明器具50の発光色を暗い色に変更する処理を実行する。つまり、制御部3は、明る過ぎるために瞳孔径rを過度に小さくしている被計測者10の目の負担を軽減するように照明器具50の照明の態様を変更する。ただし、照明器具50が発する光の明るさと色とはそれぞれ独立して制御されてもよい。   In step S41, the control unit 3 determines whether or not the pupil diameter r is smaller than a predetermined value. If it is determined in step S41 that the pupil diameter r is not smaller than the predetermined value, the control unit 3 considers that the surrounding environment of the measurement subject 10 is not too bright. Therefore, the control part 3 performs the process of step S43. On the other hand, if it is determined in step S41 that the pupil diameter r is smaller than the predetermined value, the control unit 3 determines whether the person to be measured 10 is glaring or not because the surrounding environment is too bright. Is considered thin. Thereby, in step S42, the control part 3 performs the process which makes the illumination intensity of the lighting fixture 50 small, and changes the luminescent color of the lighting fixture 50 to a dark color. That is, the control unit 3 changes the illumination mode of the luminaire 50 so as to reduce the burden on the eye of the measurement subject 10 whose pupil diameter r is excessively small because it is too bright. However, the brightness and color of the light emitted by the luminaire 50 may be controlled independently.

次に、ステップS43において、制御部3は、瞳孔径rが特定値よりも大きいか否かを判定する。ステップS43において、瞳孔径rが特定値よりも大きくないと判定されれば、制御部3は、被計測者10の周辺環境が暗過ぎる状態になっているわけではないとみなす。それにより、制御部3は、ステップS45の処理を実行する。一方、ステップS43において、瞳孔径rが特定値よりも大きいと判定されれば、制御部3は、被計測者10の周辺環境が暗過ぎる状態になっているために被計測者10が目を過度に大きく見開いているとみなす。それにより、制御部3は、ステップS44において、照明器具50の照度を大きくかつ照明器具50の発光色を明るい色に変更する処理を実行する。つまり、制御部3は、暗過ぎるために過度に瞳孔径rが大きくなっている被計測者10の負担を軽減するように照明器具50の照明の態様を変更する。ただし、この場合も、照明器具50が発する光の明るさと色とはそれぞれ独立して制御されてもよい。   Next, in step S43, the control unit 3 determines whether or not the pupil diameter r is larger than a specific value. If it is determined in step S43 that the pupil diameter r is not larger than the specific value, the control unit 3 considers that the surrounding environment of the measurement subject 10 is not too dark. Thereby, the control part 3 performs the process of step S45. On the other hand, if it is determined in step S43 that the pupil diameter r is larger than the specific value, the control unit 3 determines that the person to be measured 10 has an eye because the surrounding environment of the person to be measured 10 is too dark. It is considered as being too wide open. Thereby, the control part 3 performs the process which changes the luminescent color of the lighting fixture 50 to a bright color with the illuminance of the lighting fixture 50 large in step S44. That is, the control unit 3 changes the illumination mode of the luminaire 50 so as to reduce the burden on the measurement subject 10 whose pupil diameter r is excessively large because it is too dark. However, also in this case, the brightness and color of the light emitted from the lighting device 50 may be controlled independently.

その後、ステップS45において、制御部3は、視線方向dが安定しているか否かを判定する。たとえば、視線方向dがある程度の範囲の領域を通過していると、制御部3は、視線方向dが安定していると判定する。ステップS45において、視線方向dが安定していると判定されれば、制御部3は、被計測者10の集中力が適正である状態であるとみなして、ステップS41の処理を実行する。一方、ステップS45において、視線方向dが安定していないと判定される場合がある。たとえば、視線方向dがある程度の範囲の領域を通過していない時間が所定時間以上継続する場合がある。この場合、制御部3は、被計測者10の集中力が適正ではない状態であるとみなす。それにより、制御部3は、ステップS46において、照明器具50を点滅させる処理を実行する。つまり、制御部3は、視線方向dが安定していないと判定された被計測者10に集中力の欠如の注意を喚起するために、照明器具50を点滅させる。この場合、照明器具50の発光色を赤または黄色等の被計測者10に注意を喚起する色にしてもよい。   Thereafter, in step S45, the control unit 3 determines whether or not the line-of-sight direction d is stable. For example, if the line-of-sight direction d passes through a certain range of areas, the control unit 3 determines that the line-of-sight direction d is stable. If it is determined in step S45 that the line-of-sight direction d is stable, the control unit 3 considers that the concentration of the person to be measured 10 is appropriate and executes the process of step S41. On the other hand, in step S45, it may be determined that the line-of-sight direction d is not stable. For example, there may be a case where the time during which the line-of-sight direction d does not pass through a certain range of region continues for a predetermined time or more. In this case, the control unit 3 considers that the concentration of the person being measured 10 is not appropriate. Thereby, the control part 3 performs the process which blinks the lighting fixture 50 in step S46. That is, the control unit 3 causes the lighting device 50 to blink in order to alert the measurement subject 10 determined that the line-of-sight direction d is not stable. In this case, the emission color of the luminaire 50 may be a color that alerts the person to be measured 10 such as red or yellow.

図13に示されるように、照明システム20の第1の例は、瞳孔・視線計測装置8が照明器具50としての自動車70のカーナビゲーションシステム50aの表示部のバックライトを制御する制御装置として設置されている。また、瞳孔・視線計測装置8は、車内灯50bも制御する。本実施の形態においては、被計測者10は、自動車70の運転手である。   As shown in FIG. 13, the first example of the illumination system 20 is installed as a control device in which the pupil / line-of-sight measurement device 8 controls the backlight of the display unit of the car navigation system 50 a of the automobile 70 as the illumination fixture 50. Has been. Moreover, the pupil / gaze measuring device 8 also controls the interior lamp 50b. In the present embodiment, the person to be measured 10 is a driver of the automobile 70.

この照明システム20が使用されている状況では、視線方向dが前方側のある範囲内の領域を通過しない状態が所定時間以上継続する場合には、被計測者10である運転手は、居眠り運転かまたは脇見運転をしているおそれがある。その場合、照明器具50の点滅または照明器具50をより明るく点灯させることにより、被計測者10に注意を喚起することができる。   In a situation where the lighting system 20 is used, when the state in which the line-of-sight direction d does not pass through a region within a certain range on the front side continues for a predetermined time or longer, the driver who is the measurement subject 10 Or you may be driving aside. In that case, the measurement subject 10 can be alerted by blinking the lighting fixture 50 or lighting the lighting fixture 50 brighter.

また、同様に、瞳孔径rに大きなゆらぎが見られる場合には、車の運転手に眠気がおそっていることが考えられる。このような場合にも、照明器具50の照度を明るくすることにより覚醒を促したり、色温度を下げて、車の運転手をリラックスさせたりすることができる。   Similarly, when a large fluctuation is observed in the pupil diameter r, it is considered that the driver of the car is drowsy. Even in such a case, it is possible to promote awakening by increasing the illuminance of the luminaire 50, or to lower the color temperature and relax the driver of the car.

図14に示されるように、本実施の形態の照明システム20の第2の例は、上記したような瞳孔・視線計測装置8が、照明器具50としての液晶表示部LED150のバックライトを制御する制御装置として設置されている。液晶表示部LED150は、タブレット端末機または携帯端末機等のコンピュータの表示部である。被計測者10は、視認対象物100を見ている。この照明システム20によれば、被計測者10の状態に大きな影響を与えるバックライトによる照明の態様を、被計測者10の状態に基づいて変更することができる。たとえば、瞳孔径rが大き過ぎると、照明器具50としてのバックライトの明るさを増加させ、瞳孔径rが小さ過ぎると、照明器具50としてのバックライトの明るさを低下させる。これにより、視認対象物100を見ている被計測者10の目の疲労の度合いを低減することができる。   As shown in FIG. 14, in the second example of the illumination system 20 of the present embodiment, the pupil / line-of-sight measuring device 8 as described above controls the backlight of the liquid crystal display unit LED 150 as the illumination fixture 50. It is installed as a control device. The liquid crystal display unit LED 150 is a display unit of a computer such as a tablet terminal or a portable terminal. The person to be measured 10 is looking at the visual recognition object 100. According to this illumination system 20, the illumination mode by the backlight that greatly affects the state of the person being measured 10 can be changed based on the state of the person being measured 10. For example, if the pupil diameter r is too large, the brightness of the backlight as the lighting apparatus 50 is increased, and if the pupil diameter r is too small, the brightness of the backlight as the lighting apparatus 50 is decreased. Thereby, the degree of eye fatigue of the person to be measured 10 who is looking at the visual recognition object 100 can be reduced.

図15に示されるように、本実施の形態の照明システム20の第3の例は、上記したような瞳孔・視線計測装置8が、照明器具50としての机上に設置される照明器具50を制御する制御装置である。被計測者10は、室内で視認対象物100に表示されている画像をみながら、勉強している学生である。   As shown in FIG. 15, in the third example of the illumination system 20 of the present embodiment, the pupil / line-of-sight measuring device 8 as described above controls the illumination fixture 50 installed on the desk as the illumination fixture 50. It is a control device. The person to be measured 10 is a student who is studying while looking at an image displayed on the visual recognition object 100 in the room.

この場合、瞳孔径rが過度に小さくなっていれば、被計測者10の勉強に対する集中力が低下しているおそれがある。このとき、照明システム20によれば、照明器具50の点滅または照明器具50をより明るく点灯させることにより、被計測者10に注意を喚起することができる。具体的には、瞳孔径rが所定値よりも小さい場合、照明器具50を点滅させるか、または、照明器具50が発する光の明るさを増加させる。この場合も、照明器具50が発する光の色を明るい色(あるいは高色温度)に変更してもよい。   In this case, if the pupil diameter r is excessively small, the concentration of the subject 10 on studying may be reduced. At this time, according to the lighting system 20, the measurement subject 10 can be alerted by blinking the lighting fixture 50 or lighting the lighting fixture 50 brighter. Specifically, when the pupil diameter r is smaller than a predetermined value, the lighting fixture 50 is blinked or the brightness of light emitted from the lighting fixture 50 is increased. Also in this case, the color of the light emitted from the luminaire 50 may be changed to a bright color (or high color temperature).

逆に、瞳孔径rが過度に大きくなっていれば、被計測者10が緊張状態で興奮している場合がある。この場合、緊張をほぐすために、照明器具50が発する光の明るさを低下させてもよい。さらに、被計測者10を落ち着かせるために、照明器具50が発する光の色を暗い色(あるいは低色温度)に変更してもよい。   Conversely, if the pupil diameter r is excessively large, the person to be measured 10 may be excited in a tension state. In this case, in order to relieve tension, the brightness of the light emitted from the lighting device 50 may be reduced. Furthermore, in order to calm the person to be measured 10, the color of the light emitted from the lighting device 50 may be changed to a dark color (or low color temperature).

図16に示されるように、本実施の形態の照明システム20の第3の例は、上記したような瞳孔・視線計測装置8が、照明器具50としての天井面に取り付けられた照明器具である。被計測者10が応接室で視認対象物100としてのテレビを見ている人である。本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、無線通信により、天井面に取り付けられた照明器具50の照明の態様を制御する。本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、テレビ(あるいは照明器具)のリモートコントローラに内蔵され、居間のテーブルの上に置かれている。   As shown in FIG. 16, the third example of the illumination system 20 according to the present embodiment is a luminaire in which the pupil / line-of-sight measuring device 8 as described above is attached to the ceiling surface as the luminaire 50. . A person to be measured 10 is a person watching a television as a visually recognized object 100 in a drawing room. The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment controls the illumination mode of the luminaire 50 attached to the ceiling surface by wireless communication. The pupil / line-of-sight measuring device 8 according to the present embodiment is built in a remote controller of a television (or a lighting fixture) and placed on a table in the living room.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、明る過ぎるために瞳孔径rが過度に小さくなっている場合、被計測者10の目の負担を軽減するように照明器具50の照度を小さくする。計測された視線方向に基づいて、被計測者10がテレビ画面の中央を注視している状態であると判断されれば、テレビから発せられる光自体が明る過ぎるとみなして、テレビの明るさを下げてもよい。また、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、暗過ぎるために瞳孔径rが過度に大きくなっている場合、被計測者10の負担を軽減するように照明器具50の照度を大きくする。これにより、被計測者10としてのテレビの視聴者の目の疲労の度合いが軽減される。なお、視認対象物100は、図15のようにテーブルの上に置かれていてもよい。   When the pupil diameter r is excessively small because the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment is too bright, the illuminance of the luminaire 50 is reduced so as to reduce the burden on the eye of the measurement subject 10. . If it is determined that the measured person 10 is gazing at the center of the TV screen based on the measured line-of-sight direction, the light emitted from the TV is regarded as too bright and the TV brightness is adjusted. It may be lowered. In addition, the pupil / gaze measurement device 8 of the present embodiment increases the illuminance of the luminaire 50 so as to reduce the burden on the measurement subject 10 when the pupil diameter r is excessively large because it is too dark. . Thereby, the degree of eye fatigue of the television viewer as the person to be measured 10 is reduced. Note that the visual recognition object 100 may be placed on a table as shown in FIG.

本実施の形態1の瞳孔・視線計測装置8は、照明器具50を制御するものとして記載さているが、照明器具50を制御することなく、単に瞳孔径rおよび視線方向dのデータを出力のみする装置として用いられてもよい。この場合には、瞳孔・視線計測装置8が瞳孔径rおよび視線方向dのデータを表示する表示部7を有していてもよい。また、瞳孔・視線計測装置8から出力された瞳孔径rおよび視線方向dのデータが他の装置で表示されてもよい。   Although the pupil / line-of-sight measurement device 8 according to the first embodiment is described as controlling the luminaire 50, the pupil / radius measurement device 8 simply outputs data of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d without controlling the luminaire 50. It may be used as a device. In this case, the pupil / line-of-sight measuring device 8 may have a display unit 7 for displaying data on the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. In addition, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d data output from the pupil / line-of-sight measurement device 8 may be displayed by another device.

(実施の形態2)
次に、図17を用いて、本発明の実施の形態2の瞳孔・視線計測装置を説明する。
(Embodiment 2)
Next, a pupil / line-of-sight measurement apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.

図17に示されるように、実施の形態2の瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1、光学系2a、撮像素子2b、画像処理部3a、表示部7、および操作部2dを備えている。眼球照射部1は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の眼球11に光を照射する。光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。画像処理部3aは、撮像素子2bによって取得された前記眼球11の画像データに基づいて、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出する。これらのことは、上記実施の形態1と全く同様である。   As shown in FIG. 17, the pupil / line-of-sight measurement device 8 according to the second embodiment includes an eyeball irradiation unit 1, an optical system 2a, an image sensor 2b, an image processing unit 3a, a display unit 7, and an operation unit 2d. Yes. The eyeball irradiation unit 1 irradiates light to the eyeball 11 of the measurement subject 10 in the state of wearing the glasses 5. The reflected light reflected by the eyeball 11 passes through the optical system 2a. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11. The image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the person to be measured 10 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging device 2b. These are exactly the same as in the first embodiment.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、上記の実施の形態の瞳孔・視線計測装置では必要ではなかった表示部7を備えている。表示部7は、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて眼球11の画像を表示する。表示部7は、制御部3に内蔵された表示・照明制御部3bによって制御される。表示・照明制御部3bは、表示部7に眼球11の画像データを表示する。本実施の形態においては、表示・照明制御部3bが照明器具を制御することは必須ではないが、必要に応じて照明器具を制御してもよい。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment includes a display unit 7 that is not necessary in the pupil / line-of-sight measurement device of the above-described embodiment. The display unit 7 displays an image of the eyeball 11 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging element 2b. The display unit 7 is controlled by a display / illumination control unit 3 b built in the control unit 3. The display / illumination control unit 3 b displays the image data of the eyeball 11 on the display unit 7. In the present embodiment, it is not essential for the display / lighting control unit 3b to control the lighting fixture, but the lighting fixture may be controlled as necessary.

また、実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、上記の実施の形態の瞳孔・視線計測装置では必要ではなかった操作部2dが撮像機部2に設けられている。操作部2dは、計測者200が、表示部7に表示されている眼球11の画像を見ながら、眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていないように、光学系2aを制御するためのものである。つまり、本実施の形態においては、実施の形態1の光学系制御部2cの代わりに、計測者200が、眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を形成する。操作部2dは、たとえば、絞り部の開口径Dおよび焦点距離fのそれぞれを変更するためのものである。計測者200は、操作部2dを操作することにより、光学系2aの形態を変更し、ピントを被計測者10の瞳孔12(または瞳孔および角膜)に合わせたり、被写界深度Xを小さくして眼鏡5のレンズの画像をぼかしたりすることができる。   In the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the embodiment, an operation unit 2d that is not necessary in the pupil / line-of-sight measurement device of the above embodiment is provided in the imaging unit 2. The operation unit 2d is configured so that the measurer 200 is focused on the pupil 12 (or the pupil and the cornea) of the eyeball 11 while viewing the image of the eyeball 11 displayed on the display unit 7. This is for controlling the optical system 2a so that it is not in focus. That is, in the present embodiment, the measurer 200 is focused on the pupil 12 (or the pupil and the cornea) of the eyeball 11 instead of the optical system control unit 2c of the first embodiment. The lens is out of focus. The operation unit 2d is, for example, for changing each of the aperture diameter D and the focal length f of the diaphragm. The measuring person 200 changes the form of the optical system 2a by operating the operation unit 2d, and adjusts the focus to the pupil 12 (or the pupil and the cornea) of the person to be measured 10 or decreases the depth of field X. Thus, the image of the lens of the glasses 5 can be blurred.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8によっても、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方の算出の精度が向上する。また、本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8によれば、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っているかどうか、および、外乱光Oがぼやけているかどうかを計測者200が確認しながら、瞳孔径rおよび視線方向dを認識することができる。したがって、瞳孔・視線計測装置8の誤作動等に起因する瞳孔径rおよび視線方向dの計測の不備を防止することができる。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment also improves the accuracy of calculation of at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. Further, according to the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment, the measurer 200 checks whether the pupil 12 (or the pupil and the cornea) is in focus and whether the disturbance light O is blurred. However, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d can be recognized. Therefore, it is possible to prevent deficiencies in measurement of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d due to malfunction of the pupil / line-of-sight measurement device 8 or the like.

なお、表示・照明制御部3bは、画像処理部3aによって算出された瞳孔径rおよび視線方向dを表示部7に表示させることが好ましい。これによれば、計測者200は、表示部7に表示されている眼球11の画像を操作部2dで変更しながら、瞳孔径rおよび視線方向dを把握することができる。   The display / illumination control unit 3b preferably displays the pupil diameter r and the line-of-sight direction d calculated by the image processing unit 3a on the display unit 7. According to this, the measurer 200 can grasp the pupil diameter r and the line-of-sight direction d while changing the image of the eyeball 11 displayed on the display unit 7 with the operation unit 2d.

ただし、表示部7が設けられていない場合には、表示・照明制御部3bは、画像処理部3aによって算出された瞳孔径rおよび視線方向dを記録媒体に記憶させるものであってもよい。また、表示・照明制御部3bは、他のコンピュータに対して出力するものであってもよい。これらの場合、瞳孔径rおよび視線方向dは、他の装置において処理される。   However, when the display unit 7 is not provided, the display / illumination control unit 3b may store the pupil diameter r and the line-of-sight direction d calculated by the image processing unit 3a in a recording medium. Further, the display / illumination control unit 3b may output to another computer. In these cases, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d are processed in another device.

実施の形態1と同様に、本実施の形態においても、表示・照明制御部3bが照明器具50を制御してもよい。この場合には、照明器具50の照明の態様の変更に応じて、瞳孔径dおよび視線方向dがどのように変化するかを、計測者200が表示部7に表示される瞳孔径rおよび視線方向dの値の変化によって把握することができる。   Similarly to the first embodiment, the display / lighting control unit 3b may control the lighting device 50 in the present embodiment. In this case, how the pupil diameter d and the line-of-sight direction d change according to the change in the illumination mode of the luminaire 50 indicates how the measurer 200 displays the pupil diameter r and the line of sight displayed on the display unit 7. This can be grasped by a change in the value of the direction d.

(実施の形態3)
図18および図19に示されるように、実施の形態3の瞳孔・視線計測装置8は、位置固定部64、眼球照射部1、撮像機部2(光学系2a,撮像素子2b)、および画像処理部3aを備えている。
(Embodiment 3)
As shown in FIGS. 18 and 19, the pupil / line-of-sight measuring device 8 of the third embodiment includes a position fixing unit 64, an eyeball irradiation unit 1, an image pickup unit 2 (an optical system 2a, an image pickup element 2b), and an image. A processing unit 3a is provided.

実施の形態3の瞳孔・視線計測装置8は、上記の実施の形態の瞳孔・視線計測装置では必要ではなかった位置固定部64を備えている。位置固定部64は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の顔15の位置を固定する。眼球照射部1は、位置固定部64に対する位置が固定され、位置固定部64によって顔15の位置が固定された被計測者10の眼球11に光を照射するように位置および姿勢が設定されている。ただし、位置固定部64は、被計測者10の顔15の大きさや形状の個人差に応じて、眼球11の画像が取得できるように、その形状および姿勢等を微調整することができるように構成されている。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the third embodiment includes a position fixing unit 64 that is not necessary in the pupil / line-of-sight measurement device of the above-described embodiment. The position fixing unit 64 fixes the position of the face 15 of the measurement subject 10 with the glasses 5 on. The position of the eyeball irradiation unit 1 is fixed with respect to the position fixing unit 64, and the position and posture are set so that the eyeball 11 of the measurement subject 10 whose position of the face 15 is fixed by the position fixing unit 64 is irradiated with light. Yes. However, the position fixing unit 64 can finely adjust the shape, posture, and the like so that an image of the eyeball 11 can be acquired according to individual differences in the size and shape of the face 15 of the measurement subject 10. It is configured.

位置固定部64は、被計測者10の顔15が接する接触部4を備えている。位置固定部64は、眼球照射部1、撮像機部2(光学系2a,撮像素子2b)、および画像処理部3aの筐体と接触部4とを連結する連結部6を備えている。図18においては、接触部4は、被計測者10の額に接触しているが、図19においては、被計測者10の顎に接触している。接触部4は、被計測者10の顔15のいずれの位置に接触してもよい。連結部6は、眼球照射部1、撮像機部2(光学系2a,撮像素子2b)、および画像処理部3aに対する顔15の相対的位置を一定に維持する剛性を有しているものであれば、いかなるものであってもよい。   The position fixing unit 64 includes the contact unit 4 with which the face 15 of the measurement subject 10 contacts. The position fixing unit 64 includes an eyeball irradiation unit 1, an image pickup unit 2 (optical system 2 a and image pickup device 2 b), and a connection unit 6 that connects the housing of the image processing unit 3 a and the contact unit 4. In FIG. 18, the contact portion 4 is in contact with the forehead of the person to be measured 10, but in FIG. 19, it is in contact with the jaw of the person to be measured 10. The contact part 4 may contact any position on the face 15 of the person to be measured 10. The connecting unit 6 has rigidity that maintains the relative position of the face 15 with respect to the eyeball irradiation unit 1, the imaging unit 2 (the optical system 2a, the imaging device 2b), and the image processing unit 3a. Anything may be used.

また、画像処理部3aは、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出する。これらの点は、上記の実施の形態と同様である。   Further, the image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the measurement subject 10 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging device 2b. These points are the same as in the above embodiment.

実施の形態3の瞳孔・視線計測装置8においては、光学系2aが上記の実施の形態の瞳孔・視線計測装置8の光学系2aとは異なっている。本実施の形態の光学系2aは、位置固定部64によって顔15の位置が固定された被計測者10の眼球11の瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている。また、本実施の形態の光学系2aは、眼鏡5のレンズにピントが合っていないように設定されている。本実施の形態の光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する点に関しては、上記の実施の形態の光学系2aと同様である。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。   In the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the third embodiment, the optical system 2a is different from the optical system 2a of the pupil / line-of-sight measurement device 8 of the above-described embodiment. In the optical system 2a of the present embodiment, the pupil 12 (or the pupil and the cornea) of the eyeball 11 of the measurement subject 10 whose position of the face 15 is fixed by the position fixing unit 64 is in focus. In addition, the optical system 2a of the present embodiment is set so that the lens of the glasses 5 is not in focus. The optical system 2a of the present embodiment is the same as the optical system 2a of the above-described embodiment in that the reflected light reflected by the eyeball 11 passes. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11.

上記の構成によっても、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方の算出の精度が向上する。本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、シンプルな構造を有しているが、瞳孔径rおよび視線方向dの算出の精度は向上する。   The above configuration also improves the accuracy of calculation of at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d. The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment has a simple structure, but the accuracy of calculation of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d is improved.

本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、上記の実施の形態1の瞳孔・視線計測装置では必要ではなかった表示部7を備えている。表示部7は、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて眼球11の画像を表示する。表示部7は、制御部3に内蔵された表示・照明制御部3bによって制御される。表示・照明制御部3bは、表示部7に眼球11の画像データを表示する。そのため、計測者200は、表示部7に表示される眼球11の画像を見ながら、位置固定部64の形状および姿勢を微調整することができる。そのため、被計測者10の顔15の大きさや形状の個人差があっても、瞳孔12(または瞳孔および角膜)にピントが合っている眼球11の画像が瞳孔・視線計測装置8によって容易に取得される。   The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment includes a display unit 7 that is not necessary in the pupil / line-of-sight measurement device of the above-described first embodiment. The display unit 7 displays an image of the eyeball 11 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging element 2b. The display unit 7 is controlled by a display / illumination control unit 3 b built in the control unit 3. The display / illumination control unit 3 b displays the image data of the eyeball 11 on the display unit 7. Therefore, the measurer 200 can finely adjust the shape and posture of the position fixing unit 64 while viewing the image of the eyeball 11 displayed on the display unit 7. Therefore, even if there are individual differences in the size and shape of the face 15 of the person 10 to be measured, an image of the eyeball 11 in focus on the pupil 12 (or the pupil and cornea) can be easily acquired by the pupil / line-of-sight measuring device 8. Is done.

本実施の形態においても、表示・照明制御部3bは、画像処理部3aによって算出された瞳孔径rおよび視線方向dを表示部7に表示させることが好ましい。これによれば、計測者200は、表示部7に表示されている眼球11の画像を見ながら、瞳孔径rおよび視線方向dを把握することができる。   Also in the present embodiment, it is preferable that the display / illumination control unit 3b displays the pupil diameter r and the line-of-sight direction d calculated by the image processing unit 3a on the display unit 7. According to this, the measurer 200 can grasp the pupil diameter r and the line-of-sight direction d while viewing the image of the eyeball 11 displayed on the display unit 7.

また、本実施の形態においても、表示部7が設けられていない場合に、表示・照明制御部3bは、画像処理部3aによって算出された瞳孔径rおよび視線方向dを記録媒体に記憶させるものであってもよい。また、表示・照明制御部3bは、他のコンピュータに出力するものであってもよい。この場合、瞳孔径rおよび視線方向dは、他の装置において処理される。   Also in the present embodiment, when the display unit 7 is not provided, the display / illumination control unit 3b stores the pupil diameter r and the line-of-sight direction d calculated by the image processing unit 3a in a recording medium. It may be. Further, the display / illumination controller 3b may output to another computer. In this case, the pupil diameter r and the line-of-sight direction d are processed in another device.

実施の形態1と同様に、本実施の形態においても、表示・照明制御部3bが照明器具50を制御してもよい。この場合には、照明器具50の照明の態様の変更に応じて、瞳孔径dおよび視線方向dがどのように変化するかを、計測者200が表示部7に表示される瞳孔径rおよび視線方向dの値の変化によって把握することができる。   Similarly to the first embodiment, the display / lighting control unit 3b may control the lighting device 50 in the present embodiment. In this case, how the pupil diameter d and the line-of-sight direction d change according to the change in the illumination mode of the luminaire 50 indicates how the measurer 200 displays the pupil diameter r and the line of sight displayed on the display unit 7. This can be grasped by a change in the value of the direction d.

(実施の形態4)
本実施の形態の瞳孔・視線計測装置は、上記した実施の形態1〜3のいずれかの瞳孔・視線計測装置8が、右の眼球11および左の眼球11のそれぞれのために設けられたものである。これによれば、被計測者10の左右の眼球11の状態を同時に把握することができるため、被計測者10の状態をより高い精度で把握することができる。
(Embodiment 4)
The pupil / line-of-sight measurement device according to the present embodiment includes the pupil / line-of-sight measurement device 8 according to any of Embodiments 1 to 3 provided for each of the right eyeball 11 and the left eyeball 11. It is. According to this, since the state of the left and right eyeballs 11 of the person to be measured 10 can be grasped simultaneously, the state of the person to be measured 10 can be grasped with higher accuracy.

(その他)
瞳孔12は目に入る光に反応して筋肉が緊張・弛緩することにより、収縮・拡張するほか、快適や不快といった感覚が自律神経を通じて、瞳孔12の動きに現れるという研究も多数行われている。上記した本実施の形態の瞳孔・視線計測装置8は、そのような研究に用いることも可能である。
(Other)
In addition to the contraction and expansion of the pupil 12 in response to the light entering the eye, the muscles are contracted and expanded, and many studies have also been made that a sense of comfort or discomfort appears in the movement of the pupil 12 through the autonomic nerve. . The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the present embodiment described above can also be used for such research.

以下、各実施の形態の瞳孔・視線計測装置8の特徴およびそれにより得られる効果を説明する。   Hereinafter, features of the pupil / line-of-sight measurement device 8 of each embodiment and effects obtained thereby will be described.

(1) 実施の形態1の瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1、光学系2a、撮像素子2b、および光学系制御部2cを備えている。眼球照射部1は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の眼球11に光を照射する。光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。画像処理部3aは、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出する。光学系制御部2cは、眼球11の瞳孔12にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていないように、光学系2aおよび撮像素子2bのうちの少なくともいずれか一方を制御する。   (1) The pupil / line-of-sight measuring device 8 of the first embodiment includes an eyeball irradiation unit 1, an optical system 2a, an image sensor 2b, and an optical system control unit 2c. The eyeball irradiation unit 1 irradiates light to the eyeball 11 of the measurement subject 10 in the state of wearing the glasses 5. The reflected light reflected by the eyeball 11 passes through the optical system 2a. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11. The image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the measurement subject 10 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging element 2b. The optical system control unit 2c controls at least one of the optical system 2a and the image sensor 2b so that the pupil 12 of the eyeball 11 is in focus but the lens of the glasses 5 is not in focus. .

上記の構成によれば、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oをぼけさせた状態で、撮像素子2bによって眼球11の画像データが取得される。ぼけた部分の画像が瞳孔12の画像に重なっている場合、画像処理部3aは、画像処理によってぼけた部分の画像と瞳孔12の画像とを区別できる。そのため、画像処理部3aは、瞳孔12の画像に重なったぼやけた部分の画像を除外して、瞳孔12の画像を認識する。これにより、画像処理部3aは、眼鏡5のレンズ上で反射した外乱光Oが瞳孔12の画像に与える悪影響が排除された状態で、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうち少なくともいずれか一方を算出することができる。その結果、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方の算出の精度が向上する。   According to the above configuration, the image data of the eyeball 11 is acquired by the imaging device 2b in a state where the disturbance light O reflected on the lens of the glasses 5 is blurred. When the image of the blurred part overlaps the image of the pupil 12, the image processing unit 3a can distinguish between the image of the blurred part and the image of the pupil 12 by the image processing. Therefore, the image processing unit 3a recognizes the image of the pupil 12 by excluding the image of the blurred portion that overlaps the image of the pupil 12. Thereby, the image processing unit 3a eliminates the adverse effect of the disturbance light O reflected on the lens of the spectacles 5 on the image of the pupil 12, and at least of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the measurement subject 10. Either one can be calculated. As a result, the accuracy of calculation of at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d is improved.

(2) 実施の形態2の瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1、光学系2a、撮像素子2b、画像処理部3a、表示部7、および操作部2dを備えている。眼球照射部1は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の眼球11に光を照射する。光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。画像処理部3aは、撮像素子2bによって取得された前記眼球11の画像データに基づいて、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出する。表示部7は、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて眼球11の画像を表示する。操作部2dは、光学系2aおよび撮像素子2bのうちの少なくともいずれか一方を制御し得るものである。これにより、計測者200は、表示部7に表示されている眼球11の画像を見ながら、眼球11の瞳孔12にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を形成する。   (2) The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the second embodiment includes an eyeball irradiation unit 1, an optical system 2a, an imaging element 2b, an image processing unit 3a, a display unit 7, and an operation unit 2d. The eyeball irradiation unit 1 irradiates light to the eyeball 11 of the measurement subject 10 in the state of wearing the glasses 5. The reflected light reflected by the eyeball 11 passes through the optical system 2a. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11. The image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the person to be measured 10 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging device 2b. The display unit 7 displays an image of the eyeball 11 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging element 2b. The operation unit 2d can control at least one of the optical system 2a and the image sensor 2b. Thereby, the measurer 200 forms a state where the eyeball 11 of the eyeball 11 is in focus but the lens of the eyeglass 5 is not in focus while viewing the image of the eyeball 11 displayed on the display unit 7. To do.

上記の構成によっても、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方の算出の精度が向上する。   The above configuration also improves the accuracy of calculation of at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d.

(3) 実施の形態3の瞳孔・視線計測装置8は、位置固定部64、眼球照射部1、光学系2a、撮像素子2b、および画像処理部3aを備えている。位置固定部64は、眼鏡5をかけた状態の被計測者10の顔15の位置を固定する。眼球照射部1は、位置固定部64に対する位置が固定され、位置固定部64によって顔15の位置が固定された被計測者10の眼球11に光を照射するように位置および姿勢が設定されている。   (3) The pupil / line-of-sight measurement device 8 of the third embodiment includes a position fixing unit 64, an eyeball irradiation unit 1, an optical system 2a, an image sensor 2b, and an image processing unit 3a. The position fixing unit 64 fixes the position of the face 15 of the measurement subject 10 with the glasses 5 on. The position of the eyeball irradiation unit 1 is fixed with respect to the position fixing unit 64, and the position and posture are set so that the eyeball 11 of the measurement subject 10 whose position of the face 15 is fixed by the position fixing unit 64 is irradiated with light. Yes.

光学系2aは、眼球11で反射した反射光が通過する。撮像素子2bは、光学系2aを通過した反射光を受け、眼球11の画像データを取得する。画像処理部3aは、撮像素子2bによって取得された眼球11の画像データに基づいて、被計測者10の瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出する。光学系2aおよび撮像素子2bは、位置固定部64によって顔15の位置が固定された被計測者10の眼球11の瞳孔12にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていないように設定されている。   The reflected light reflected by the eyeball 11 passes through the optical system 2a. The imaging element 2b receives the reflected light that has passed through the optical system 2a and acquires image data of the eyeball 11. The image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d of the measurement subject 10 based on the image data of the eyeball 11 acquired by the imaging element 2b. The optical system 2 a and the image sensor 2 b are in focus on the pupil 12 of the eyeball 11 of the measurement subject 10 whose position of the face 15 is fixed by the position fixing unit 64, but not in focus on the lens of the glasses 5. Is set to

上記の構成によっても、瞳孔径rおよび視線方向dのうちの少なくともいずれか一方の算出の精度が向上する。   The above configuration also improves the accuracy of calculation of at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d.

(4) 画像処理部3aは、眼球11の画像データのうち、所定の輝度の閾値LTよりも小さい輝度を有する部分を瞳孔12の部分画像データとして認識するものであってもよい。この場合、画像処理部3aは、瞳孔12の部分画像データを用いて、瞳孔径rおよび前記視線方向dのうちの少なくともいずれか一方を算出することが好ましい。   (4) The image processing unit 3 a may recognize a portion of the image data of the eyeball 11 having a luminance smaller than a predetermined luminance threshold LT as the partial image data of the pupil 12. In this case, it is preferable that the image processing unit 3a calculates at least one of the pupil diameter r and the line-of-sight direction d using the partial image data of the pupil 12.

上記の構成によれば、所定の閾値を用いた画像処理によって、外乱光Oの画像が瞳孔12の画像に与える悪影響を確実に排除することができる。   According to said structure, the bad influence which the image of disturbance light O has on the image of the pupil 12 can be reliably excluded by the image process using a predetermined threshold value.

(5) 瞳孔12に加えて眼球11の角膜にもピントが合っているという前提条件が成立する場合がある。この場合、画像処理部3aは、眼球11の画像データのうち、所定の輝度の閾値LTよりも大きな特定の輝度の閾値UTよりも大きな輝度を有する部分を被計測者10の角膜で反射したプルキンエ像Pの部分画像データとして認識してもよい。この場合、画像処理部3aは、瞳孔12の部分画像データおよびプルキンエ像Pの部分画像データを用いて、視線方向dを算出することが好ましい。   (5) A precondition that the cornea of the eyeball 11 is in focus in addition to the pupil 12 may be satisfied. In this case, the image processing unit 3a reflects the portion of the image data of the eyeball 11 that has a luminance greater than the predetermined luminance threshold UT larger than the predetermined luminance threshold LT by the cornea of the measurement subject 10. It may be recognized as partial image data of the image P. In this case, it is preferable that the image processing unit 3a calculates the line-of-sight direction d using the partial image data of the pupil 12 and the partial image data of the Purkinje image P.

上記の構成によれば、外乱光Oに起因する悪影響が排除されたプルキンエ像Pを用いることにより、より高い精度で、被計測者10の視線方向dを算出することができる。   According to said structure, by using the Purkinje image P from which the bad influence resulting from the disturbance light O was excluded, the gaze direction d of the to-be-measured person 10 is computable with higher precision.

(6) 光学系2aが、パン、チルト、およびズームの3つの機能を実現する機構を有していることが好ましい。この場合、光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている画像データに基づいて、眼球11の画像データが自動的に取得されるように、光学系2aの前述の3つの機能を実現する機構を制御することが好ましい。   (6) The optical system 2a preferably has a mechanism that realizes three functions of pan, tilt, and zoom. In this case, the optical system control unit 2c realizes the above-described three functions of the optical system 2a so that the image data of the eyeball 11 is automatically acquired based on the image data captured by the image sensor 2b. It is preferable to control the mechanism.

上記の構成によれば、眼球11の画像データが自動的に取得される。   According to said structure, the image data of the eyeball 11 are acquired automatically.

(7) 光学系2aが、瞳孔12に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能を実現する機構を有していることが好ましい。この場合、光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている眼球11の画像データに基づいて、瞳孔12に自動的にピントが合うように、光学系2aのオートフォーカス機能を実現する機構を制御することが好ましい。   (7) It is preferable that the optical system 2a has a mechanism for realizing an autofocus function for automatically focusing on the pupil 12. In this case, the optical system control unit 2c is a mechanism that realizes the autofocus function of the optical system 2a so that the pupil 12 is automatically focused based on the image data of the eyeball 11 imaged by the imaging device 2b. Is preferably controlled.

上記の構成によれば、眼球11の画像のピントを撮像素子2b上で自動的に合わせることができる。   According to said structure, the focus of the image of the eyeball 11 can be automatically adjusted on the image pick-up element 2b.

(8) 瞳孔・視線計測装置8は、眼球照射部1、ならびに、光学系2aおよび撮像素子2bを含む撮像機部2の少なくともいずれか一方の姿勢および位置を変更する位置姿勢変更機構120をさらに備えていることが好ましい。この場合、光学系制御部2cは、撮像素子2bによって撮像されている眼球11の画像データに基づいて、眼球照射部1および撮像機部2の姿勢および位置を変更することが好ましい。それにより、眼球照射部1が照射した光の眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分での反射光が瞳孔12に重ならず、かつ、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分の影が瞳孔12に重ならないようにされる。   (8) The pupil / line-of-sight measurement device 8 further includes a position / orientation changing mechanism 120 that changes the attitude and position of at least one of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging unit 2 including the optical system 2a and the imaging device 2b. It is preferable to provide. In this case, it is preferable that the optical system control unit 2c change the postures and positions of the eyeball irradiation unit 1 and the imaging unit 2 based on the image data of the eyeball 11 captured by the imaging device 2b. Thereby, the reflected light of the light irradiated by the eyeball irradiation unit 1 on the spectacles 5 or the body part around the eyeball 11 does not overlap the pupil 12, and the shadow of the body part around the spectacles 5 or the eyeball 11 does not overlap the pupil. 12 is not overlapped.

上記の構成によれば、眼球照射部1が照射した光の眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分での反射光による悪影響を排除した状態で、眼球11の画像を取得することができる。また、眼鏡5または眼球11の周辺の身体部分の影による悪影響を排除した状態で、眼球11の画像を取得することができる。   According to said structure, the image of the eyeball 11 is acquirable in the state which excluded the bad influence by the spectacles 5 of the light with which the eyeball irradiation part 1 irradiated, or the body part around the eyeball 11 was excluded. In addition, the image of the eyeball 11 can be acquired in a state in which the adverse effects due to the shadow of the body part around the glasses 5 or the eyeball 11 are eliminated.

(9) 光学系制御部2cは、瞳孔12および眼鏡5のレンズの双方にピントが合っている状態が形成されるように光学系2aを制御することが好ましい。その後、光学系制御部2cは、瞳孔12にピントが合っている状態が維持されるように、かつ、眼鏡5のレンズにピントが合わなくなるように、光学系2aを制御することが好ましい。   (9) It is preferable that the optical system control unit 2c controls the optical system 2a so that both the pupil 12 and the lenses of the glasses 5 are in focus. Thereafter, the optical system controller 2c preferably controls the optical system 2a so that the pupil 12 is kept in focus and the lens of the glasses 5 is not in focus.

上記の構成によれば、瞳孔12にピントが合っているが、眼鏡5のレンズにピントが合っていない状態を効率的に形成することができる。   According to the above configuration, it is possible to efficiently form a state where the pupil 12 is in focus but the eyeglass 5 is not in focus.

(10) 実施の形態1〜3のいずれかの瞳孔・視線計測装置8が、右の眼球11および左の眼球11のそれぞれのために設けられた瞳孔・視線計測装置であることが好ましい。   (10) The pupil / line-of-sight measurement device 8 according to any one of the first to third embodiments is preferably a pupil / line-of-sight measurement device provided for each of the right eyeball 11 and the left eyeball 11.

上記の構成によれば、被計測者10の左右の眼球11の状態を同時に把握することができるため、被計測者10の状態をより高い精度で把握することができる。   According to said structure, since the state of the left and right eyeballs 11 of the to-be-measured person 10 can be grasped simultaneously, the state of the to-be-measured person 10 can be grasped with higher accuracy.

(11) 照明システム20は、実施の形態1〜3のいずれかの瞳孔・視線計測装置8と、被計測者10が存在する環境に光を照射する照明器具50と、を備えている。この場合、瞳孔・視線計測装置8は、画像処理部3aによって算出された瞳孔径rおよび視線方向dの少なくともいずれか一方に基づいて、照明器具50の照明の態様を制御することが好ましい。   (11) The illumination system 20 includes the pupil / line-of-sight measurement device 8 according to any one of the first to third embodiments, and the illumination fixture 50 that irradiates light to the environment where the measurement subject 10 exists. In this case, it is preferable that the pupil / gaze measuring device 8 controls the illumination mode of the luminaire 50 based on at least one of the pupil diameter r and the gaze direction d calculated by the image processing unit 3a.

上記の構成によれば、瞳孔径rおよび視線方向dの少なくともいずれか一方から推測される被計測者10の状態に基づいて、照明器具50による照明の態様を変更することができる。   According to said structure, the aspect of the illumination by the lighting fixture 50 can be changed based on the state of the to-be-measured person 10 estimated from at least any one of the pupil diameter r and the gaze direction d.

(12)照明器具50は、表示装置のバックライトであることが好ましい。これによれば、被計測者10の状態に基づいて、被計測者10の状態に大きな影響を与える視認対象物100のバックライトによる照明の態様を調節することができる。   (12) The luminaire 50 is preferably a backlight of a display device. According to this, based on the state of the person to be measured 10, it is possible to adjust the aspect of illumination by the backlight of the visual recognition object 100 that greatly affects the state of the person 10 to be measured.

1 眼球照射部
2a 光学系
2b 撮像素子
2c 光学系制御部
3a 画像処理部
5 眼鏡
7 表示部
8 瞳孔・視線計測装置
10 被計測者
11 眼球
12 瞳孔
20 照明システム
50 照明器具
64 位置固定部
200 計測者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Eyeball irradiation part 2a Optical system 2b Image pick-up element 2c Optical system control part 3a Image processing part 5 Glasses
7 Display section
8 pupil / line-of-sight measuring device 10 person to be measured 11 eyeball 12 pupil 20 lighting system 50 lighting fixture 64 position fixing unit 200 measuring person

Claims (12)

眼鏡をかけた状態の被計測者の眼球に光を照射する眼球照射部と、
前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、
前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、
前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、
前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように、前記光学系および前記撮像素子のうちの少なくともいずれか一方を制御する光学系制御部と、を備えた、瞳孔・視線計測装置。
An eyeball irradiation unit that irradiates light to the eyeball of the measurement subject in the state of wearing glasses;
An optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes;
An image sensor that receives the reflected light that has passed through the optical system and acquires image data of the eyeball;
An image processing unit that calculates at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction of the person to be measured based on the image data of the eyeball acquired by the imaging device;
An optical system control unit that controls at least one of the optical system and the imaging element so that the pupil of the eyeball is in focus but the lens of the eyeglass is not in focus. Pupil / line-of-sight measurement device.
眼鏡をかけた状態の被計測者の眼球に光を照射する眼球照射部と、
前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、
前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、
前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、
前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて前記眼球の画像を表示する表示部と、
計測者が、前記表示部に表示されている前記眼球の画像を見ながら、前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように、前記光学系および前記撮像素子のうちの少なくともいずれか一方を制御し得る操作部と、を備えた、瞳孔・視線計測装置。
An eyeball irradiation unit that irradiates light to the eyeball of the measurement subject in the state of wearing glasses;
An optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes;
An image sensor that receives the reflected light that has passed through the optical system and acquires image data of the eyeball;
An image processing unit that calculates at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction of the person to be measured based on the image data of the eyeball acquired by the imaging device;
A display unit that displays the image of the eyeball based on the image data of the eyeball acquired by the imaging device;
While the measurer looks at the image of the eyeball displayed on the display unit, the optical system and the eyepiece are in focus so that the pupil of the eyeball is in focus but the lens of the eyeglass is not in focus. A pupil / line-of-sight measurement device comprising: an operation unit capable of controlling at least one of the imaging elements.
眼鏡をかけた状態の被計測者の顔の位置を固定する位置固定部と、
前記位置固定部に対する位置が固定され、前記位置固定部によって前記顔の位置が固定された前記被計測者の眼球に光を照射するように位置および姿勢が設定された眼球照射部と、
前記眼球で反射した反射光が通過する光学系と、
前記光学系を通過した前記反射光を受け、前記眼球の画像データを取得する撮像素子と、
前記撮像素子によって取得された前記眼球の画像データに基づいて、前記被計測者の瞳孔径および視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する画像処理部と、を備え、
前記光学系および前記撮像素子は、前記位置固定部によって前記顔の位置が固定された前記被計測者の前記眼球の瞳孔にピントが合っているが、前記眼鏡のレンズにピントが合っていないように設定されている、瞳孔・視線計測装置。
A position fixing unit for fixing the position of the face of the measurement subject in the state of wearing glasses;
An eyeball irradiating unit in which a position and a posture are set so as to irradiate light to the eyeball of the measurement subject whose position with respect to the position fixing unit is fixed and the position of the face is fixed by the position fixing unit;
An optical system through which reflected light reflected by the eyeball passes;
An image sensor that receives the reflected light that has passed through the optical system and acquires image data of the eyeball;
An image processing unit that calculates at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction of the measurement subject based on the image data of the eyeball acquired by the imaging device;
The optical system and the image sensor are in focus on the pupil of the eyeball of the measurement subject whose position of the face is fixed by the position fixing unit, but the lens of the glasses is not in focus. Pupil / line-of-sight measuring device set to.
前記画像処理部は、
前記眼球の画像データのうち、所定の輝度の閾値よりも小さい輝度を有する部分を前記瞳孔の部分画像データとして認識し、
前記瞳孔の部分画像データを用いて、前記瞳孔径および前記視線方向のうちの少なくともいずれか一方を算出する、請求項1〜3のいずれかに記載の瞳孔・視線計測装置。
The image processing unit
Of the image data of the eyeball, a portion having a luminance smaller than a predetermined luminance threshold is recognized as the partial image data of the pupil,
The pupil / line-of-sight measurement device according to claim 1, wherein at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction is calculated using partial image data of the pupil.
前記瞳孔に加えて前記眼球の角膜にもピントが合っているという前提条件の下で、
前記画像処理部は、
前記眼球の画像データのうち、前記所定の輝度の閾値よりも大きな特定の輝度の閾値よりも大きな輝度を有する部分を前記角膜で反射したプルキンエ像の部分画像データとして認識し、
前記瞳孔の部分画像データおよび前記プルキンエ像の部分画像データを用いて、前記視線方向を算出する、請求項4に記載の瞳孔・視線計測装置。
Under the precondition that the eye cornea is in focus in addition to the pupil,
The image processing unit
Of the image data of the eyeball, a portion having a luminance greater than a specific luminance threshold greater than the predetermined luminance threshold is recognized as partial image data of a Purkinje image reflected by the cornea,
The pupil / gaze measurement apparatus according to claim 4, wherein the gaze direction is calculated using the partial image data of the pupil and the partial image data of the Purkinje image.
前記光学系が、パン、チルト、およびズームの3つの機能を実現する機構を有しており、
前記光学系制御部は、前記撮像素子によって撮像されている画像データに基づいて、前記眼球の画像データが自動的に取得されるように、前記光学系の前記3つの機能を実現する機構を制御する、請求項1に記載の瞳孔・視線計測装置。
The optical system has a mechanism that realizes three functions of pan, tilt, and zoom,
The optical system control unit controls a mechanism that realizes the three functions of the optical system so that the image data of the eyeball is automatically acquired based on the image data captured by the image sensor. The pupil / gaze measurement apparatus according to claim 1.
前記光学系が、前記瞳孔に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能を実現する機構を有しており、
前記光学系制御部は、前記撮像素子によって撮像されている前記眼球の画像データに基づいて、前記瞳孔に自動的にピントが合うように、前記光学系の前記オートフォーカス機能を実現する機構を制御する、請求項1に記載の瞳孔・視線計測装置。
The optical system has a mechanism for realizing an autofocus function for automatically focusing on the pupil;
The optical system control unit controls a mechanism that realizes the autofocus function of the optical system so that the pupil is automatically focused based on image data of the eyeball imaged by the imaging device. The pupil / gaze measurement apparatus according to claim 1.
前記眼球照射部、ならびに、前記光学系および前記撮像素子を含む撮像機部の少なくともいずれか一方の姿勢および位置を変更する位置姿勢変更機構をさらに備え、
前記光学系制御部は、前記撮像素子によって撮像されている前記眼球の画像データに基づいて、前記眼球照射部が照射した光の前記眼鏡または前記眼球の周辺の身体部分での反射光が前記瞳孔に重ならず、かつ、前記眼鏡または前記眼球の周辺の身体部分の影が前記瞳孔に重ならないように、前記眼球照射部および前記撮像機部の前記姿勢および位置を変更する、請求項1に記載の瞳孔・視線計測装置。
A position and orientation changing mechanism that changes the orientation and position of at least one of the eyeball irradiating unit and the imaging unit including the optical system and the imaging element;
Based on the image data of the eyeball imaged by the image sensor, the optical system control unit reflects light reflected by the eyeball irradiation unit on the eyeglasses or a body part around the eyeball. The posture and position of the eyeball irradiation unit and the imaging unit are changed so that a shadow of a body part around the glasses or the eyeball does not overlap the pupil. The pupil / gaze measuring device described.
前記光学系制御部は、前記瞳孔および前記眼鏡のレンズの双方にピントが合っている状態が形成されるように前記光学系を制御し、その後、前記瞳孔にピントが合っている状態が維持されるように、かつ、前記眼鏡のレンズにピントが合わなくなるように、前記光学系を制御する、請求項1に記載の瞳孔・視線計測装置。   The optical system control unit controls the optical system so that a state where both the pupil and the eyeglass lens are in focus is formed, and then the state where the pupil is in focus is maintained. The pupil / line-of-sight measurement apparatus according to claim 1, wherein the optical system is controlled so that the lens of the spectacles is out of focus. 請求項1〜9のいずれかに記載の瞳孔・視線計測装置が、右の眼球および左の眼球のそれぞれのために設けられた、瞳孔・視線計測装置。   A pupil / line-of-sight measuring device according to claim 1 provided for each of a right eyeball and a left eyeball. 請求項1〜10のいずれかに記載の瞳孔・視線計測装置と、
前記被計測者が存在する環境に光を照射する照明器具と、を備え、
前記瞳孔・視線計測装置は、前記画像処理部によって算出された前記瞳孔径および前記視線方向の少なくともいずれか一方に基づいて、前記照明器具の照明の態様を制御する、照明システム。
The pupil / gaze measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10,
A lighting fixture that irradiates light to an environment in which the measurement subject exists, and
The pupil / line-of-sight measuring device controls an illumination mode of the lighting fixture based on at least one of the pupil diameter and the line-of-sight direction calculated by the image processing unit.
前記照明器具は、表示装置のバックライトである、請求項11に記載の照明システム。
The lighting system according to claim 11, wherein the lighting fixture is a backlight of a display device.
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