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特開2023-94539傾き検出装置、視線検出装置、網膜投影表示装置、頭部装着型表示装置、検眼装置、仮想現実表示装置、ユーザ状態推定装置、運転支援システム、立体物の傾き検出方法および視線検出方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023094539
(43)【公開日】2023-07-05
(54)【発明の名称】傾き検出装置、視線検出装置、網膜投影表示装置、頭部装着型表示装置、検眼装置、仮想現実表示装置、ユーザ状態推定装置、運転支援システム、立体物の傾き検出方法および視線検出方法
(51)【国際特許分類】
A61B 3/113 20060101AFI20230628BHJP
G06F 3/01 20060101ALI20230628BHJP
A61B 5/16 20060101ALI20230628BHJP
A61B 5/18 20060101ALI20230628BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20230628BHJP
B60W 40/08 20120101ALI20230628BHJP
【ＦＩ】
A61B3/113
G06F3/01 510
A61B5/16 200
A61B5/18
G02B27/02 Z
B60W40/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022170184
(22)【出願日】2022-10-24
(31)【優先権主張番号】P 2021209644
(32)【優先日】2021-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】吉川 将人
(72)【発明者】
【氏名】三宮 俊
(72)【発明者】
【氏名】吉田 沙織
【テーマコード（参考）】
2H199
3D241
4C038
4C316
5E555
【Ｆターム（参考）】
2H199CA06
2H199CA12
2H199CA32
2H199CA45
2H199CA47
2H199CA96
3D241BA41
3D241BA70
3D241DD07Z
4C038PP01
4C038PQ04
4C038PS07
4C316AA21
4C316AA22
4C316AA30
4C316FZ01
5E555AA79
5E555BA38
5E555BB38
5E555CA42
5E555CB65
5E555DA08
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】構成が簡素な傾き検出装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る傾き検出装置は、複数の発光部と、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様に係る傾き検出装置は、複数の発光部と、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光部と、
前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、傾き検出装置。
前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、傾き検出装置。
【請求項2】
前記複数の発光部は、複数の光を並行して発光する、請求項１に記載の傾き検出装置。
【請求項3】
前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、
前記複数の発光部における隣り合う発光部同士の前記所定方向に沿った間隔は、いずれも等しい、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
前記複数の発光部における隣り合う発光部同士の前記所定方向に沿った間隔は、いずれも等しい、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項4】
前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った異なる２つの方向それぞれに沿って並んで設けられている、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項5】
前記受光手段の受光面の幅をｗとし、
前記受光手段の受光面での隣接する光のビーム中心間距離をｄとし、
前記受光手段の受光面での光のビーム半径をｈとした場合に、次式を満足する
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
前記受光手段の受光面での隣接する光のビーム中心間距離をｄとし、
前記受光手段の受光面での光のビーム半径をｈとした場合に、次式を満足する
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項6】
前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、
前記複数の発光部における隣り合う発光部同士の前記所定方向に沿った間隔の長さは、前記受光手段の受光面の前記所定方向に沿った長さよりも短い、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
前記複数の発光部における隣り合う発光部同士の前記所定方向に沿った間隔の長さは、前記受光手段の受光面の前記所定方向に沿った長さよりも短い、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項7】
前記対象物によって反射された光は、前記受光手段に近づくにつれて広がる、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項8】
前記対象物によって反射された光のビーム直径は、前記受光手段の受光面上において、受光面の所定方向に沿った長さよりも長い、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項9】
直交性を有する符号によって時間変調された光を発するように前記複数の発光部による発光を制御する制御部を有し、
前記出力手段は、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、複数の前記時間変調された光を分離検出する、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
前記出力手段は、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、複数の前記時間変調された光を分離検出する、請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置。
【請求項10】
前記符号はアダマール符号である、請求項９に記載の傾き検出装置。
【請求項11】
前記複数の発光部は、複数のグループにグループ化され、
前記制御部は、前記複数のグループの前記発光部がグループごとに発光するように、前記複数の発光部による発光を制御する、請求項９に記載の傾き検出装置。
前記制御部は、前記複数のグループの前記発光部がグループごとに発光するように、前記複数の発光部による発光を制御する、請求項９に記載の傾き検出装置。
【請求項12】
請求項１または請求項２に記載の傾き検出装置を有し、
前記傾き検出装置による眼球の傾きの検出結果に基づいて視線を検出する、視線検出装置。
前記傾き検出装置による眼球の傾きの検出結果に基づいて視線を検出する、視線検出装置。
【請求項13】
請求項１２に記載の視線検出装置を有する網膜投影表示装置。
【請求項14】
請求項１２に記載の視線検出装置を有する頭部装着型表示装置。
【請求項15】
請求項１２に記載の視線検出装置を有する検眼装置。
【請求項16】
請求項１２に記載の視線検出装置を有する仮想現実表示装置。
【請求項17】
請求項１２に記載の視線検出装置と、
前記視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づき、ユーザの状態を推定する状態推定部と、を有するユーザ状態推定装置。
前記視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づき、ユーザの状態を推定する状態推定部と、を有するユーザ状態推定装置。
【請求項18】
前記状態推定部は、前記ユーザの眼球の微振動の発生頻度に基づいて前記ユーザの状態を推定する請求項１７に記載のユーザ状態推定装置。
【請求項19】
前記ユーザの状態は、前記ユーザの疲労度または注意度のうち少なくとも１つを含む請求項１７に記載のユーザ状態推定装置。
【請求項20】
請求項１７に記載のユーザ状態推定装置と、
前記ユーザ状態推定装置により推定された前記状態に基づき、前記ユーザの運転する移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する運転支援システム。
前記ユーザ状態推定装置により推定された前記状態に基づき、前記ユーザの運転する移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する運転支援システム。
【請求項21】
傾き検出装置による傾き検出方法であって、
前記傾き検出装置が、
複数の発光部により発光し、
受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、
出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、立体物の傾き検出方法。
前記傾き検出装置が、
複数の発光部により発光し、
受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、
出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、立体物の傾き検出方法。
【請求項22】
視線検出装置による視線検出方法であって、
前記視線検出装置が、
複数の発光部により発光し、
受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物によって反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、
出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、視線検出方法。
前記視線検出装置が、
複数の発光部により発光し、
受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物によって反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、
出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、
前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、視線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、傾き検出装置、視線検出装置、網膜投影表示装置、頭部装着型表示装置、検眼装置、仮想現実表示装置、ユーザ状態推定装置、運転支援システム、立体物の傾き検出方法および視線検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
対象物に照射した光の反射光に基づき、対象物の傾きを検出する傾き検出装置が知られている。このような傾き検出装置は、対象物としての人の眼球の傾きから視線方向を検出する視線検出装置や、該視線検出装置を有する網膜投影表示装置、頭部装着型表示装置および検眼装置等の様々な用途において利用される。
【0003】
上記の傾き検出装置として、眼球の傾きを高精度に検出するために、眼球に照射したレーザ光をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーにより走査させ、走査される光の眼球による反射光を検出する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
傾き検出装置では、構成が簡素なものが求められる。
【0005】
本発明は、構成が簡素な傾き検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る傾き検出装置は、複数の発光部と、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、構成が簡素な傾き検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る視線検出装置の全体構成例を示す図である。
【図2】第１実施形態に係るＶＣＳＥＬアレイの構成例を示す図である。
【図3】実施形態に係るフォトダイオードへのレーザ光入射の一例を示す図である。
【図4】比較例に係るフォトダイオードへのレーザ光入射を示す図である。
【図5】実施形態に係る処理部のハードウェア構成例のブロック図である。
【図6】第１実施形態に係る処理部の機能構成例のブロック図である。
【図7】第１実施形態に係る処理部による処理例のフローチャートである。
【図15】第１実施形態に係る視線方向検出のシミュレーション結果例の第１図である。
【図16】第１実施形態に係る視線方向検出のシミュレーション結果例の第２図である。
【図17】比較例に係るＶＣＳＥＬアレイの配置を示す図である。
【図19】比較例に係る視線方向検出のシミュレーション結果を示す第１図である。
【図20】比較例に係る視線方向検出のシミュレーション結果を示す第２図である。
【図21】変形例に係るＶＣＳＥＬアレイの配置例を示す図である。
【図30】変形例に係る視線検出装置による検出結果例を示す第１図である。
【図31】変形例に係る視線検出装置による検出結果例を示す第２図である。
【図32】凹面ミラーを有さない構成例を示す図である。
【図33】凹面ミラーおよびレンズを有さない構成例を示す図である。
【図34】第２実施形態に係る処理部の機能構成例のブロック図である。
【図35】第２実施形態に係る処理部による処理例のフローチャートである。
【図36】第３実施形態に係る処理部の機能構成例のブロック図である。
【図37】第３実施形態に係る処理部による処理例のフローチャートである。
【図38】第４実施形態に係る網膜投影表示装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
【0010】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための傾き検出装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の形状、その相対的配置、パラメータの値等は特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0011】
以下に示す図においてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸により方向を示す場合があるが、Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る傾き検出装置が有する複数の発光部が発光面から光を発光する方向に沿う方向を示し、Ｙ軸に沿うＹ方向は、上記発光面内における所定方向を示し、Ｚ軸に沿うＺ方向は、上記発光面内において所定方向と直交する方向を示すものとする。
【0012】
Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。実施形態では、複数の発光部は一例として－Ｘ方向側に光を発するものとする。但し、これらのことは、傾き検出装置の使用時における向きを制限するものではなく、使用時における傾き検出装置の向きは任意である。
【0013】
実施形態に係る傾き検出装置は、複数の発光部と、該複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号に基づいて、対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有する。受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、複数の発光部から発光され、対象物により反射された複数の光を受光する。
【0014】
実施形態に係る傾き検出装置は、複数の発光部により発光された光に基づいて対象物の傾きを検出するため、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の可動部、および該可動部を駆動させる駆動手段を用いずに対象物の傾きを検出でき、傾き検出装置の構成が簡素化する。また、傾き検出装置は、複数の発光部から発光され、対象物により反射された複数の光を受光するため、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力するフォトダイオード等の受光手段を用いて対象物の動きを追尾できる。このような受光手段は、受光した光の位置に基づく電気信号を出力するＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等の他の受光手段と比較して構成が簡素であり、且つ受光手段を駆動させる駆動手段の構成も簡素である。以上のようにして、本実施形態では、構成が簡素な傾き検出装置を提供する。
【0015】
対象物は、例えば人の眼球である。眼球は人間が視線を向けた方向に傾く。傾き検出装置は、例えば眼球の傾きの検出結果を人間の視線方向情報として出力する視線検出装置である。なお、眼球の傾き情報とは、直接、傾き角度を示す情報の他に、眼球の傾き角度以外に傾き角度に関する情報も含む。
【0016】
視線検出装置から出力される視線方向情報は、例えばアイトラッキング装置または検眼装置等において利用される。あるいは該視線方向情報は、網膜投影表示装置又はＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ；Head Mounted Display）等の頭部装着型表示装置において、網膜等に画像を投影する際に、視線方向に応じて投影画像の位置又は画像の内容を補正するため等に利用される。
【0017】
以下、視線検出装置を傾き検出装置の一例として実施形態を説明する。眼球は対象物の一例であり、また立体物の一例である。なお、実施形態の図では、人間の右目の眼球を例示するが、左目の眼球であっても視線検出装置の機能および作用効果は同様である。また２つの視線検出装置を両目の眼球にそれぞれ適用する場合においても、視線検出装置の機能および作用効果は同様である。
【0018】
［実施形態］
＜視線検出装置１０の構成例＞
（全体構成）
図１は、実施形態に係る視線検出装置１０の全体構成の一例を説明する図である。図１に示すように、視線検出装置１０は、ＶＣＳＥＬアレイ１と、入射位置制御手段としてのレンズ２および凹面ミラー３と、検出手段としてのフォトダイオード４と、処理部１００と、を有する。
＜視線検出装置１０の構成例＞
（全体構成）
図１は、実施形態に係る視線検出装置１０の全体構成の一例を説明する図である。図１に示すように、視線検出装置１０は、ＶＣＳＥＬアレイ１と、入射位置制御手段としてのレンズ２および凹面ミラー３と、検出手段としてのフォトダイオード４と、処理部１００と、を有する。
【0019】
視線検出装置１０は、処理部１００から駆動信号ＤｒをＶＣＳＥＬアレイ１に出力することにより、ＶＣＳＥＬアレイ１からレーザ光Ｌ１を発光する。ＶＣＳＥＬ１から発光されたレーザ光Ｌ１は、レンズ２により一旦集光された後、凹面ミラー３に近づくにつれて広がるレーザ光Ｌ２として凹面ミラー３に入射する。
【0020】
凹面ミラー３に入射したレーザ光Ｌ２は、凹面ミラー３により眼球３０に向けて反射された後、レーザ光Ｌ３として眼球３０の角膜３１に入射する。角膜３１に入射したレーザ光Ｌ３は、角膜３１により反射され、レーザ光Ｌ４としてフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、眼球３０の角膜３１により反射されたレーザ光Ｌ４を受光し、受光したレーザ光Ｌ４の光強度に基づく電気信号Ｓｅを処理部１００に出力する。
【0021】
処理部１００は、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて眼球３０の傾きを検出し、検出結果としての視線方向情報Ｅｄを外部装置に出力する。なお、外部装置は、視線方向情報Ｅｄが利用されるアイトラッキング装置、検眼装置、網膜投影表示装置またはＨＭＤ等である。あるいは外部装置は、視線方向情報Ｅｄを記憶する記憶装置や、視線方向情報Ｅｄを表示する表示装置、視線方向情報Ｅｄを送信する送信装置等であってもよい。
【0022】
レーザ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は、レーザ光が伝搬する光路の位置や、伝搬されるレーザ光の広がり角度等の状態が異なるが、視線検出のために使用されるレーザ光としての機能および性質は同じである。このため、これらを特に区別しない場合には、レーザ光Ｌと総称する。
【0023】
ＶＣＳＥＬアレイ１は、複数の発光部の一例である。例えばＶＣＳＥＬアレイ１は、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる発光面１Ａに沿った２つの方向であるＸ方向およびＹ方向のそれぞれに沿って２次元配列された複数のＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）素子を含む。
【0024】
ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子は、それぞれ発光部に対応する。例えばＶＣＳＥＬアレイ１は、複数のＶＣＳＥＬ素子から、指向性と有限の広がり角を有するレーザ光Ｌ１を－Ｘ方向側に発光できる。
【0025】
レーザ光Ｌ１は、発光部により発光された光に対応する。視線検出装置１０は、処理部１００からの駆動信号Ｄｒにより、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子それぞれを個別に独立駆動させ、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子から選択的にレーザ光Ｌ１を発光させる。
【0026】
例えば、視線検出装置１０は、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子からレーザ光Ｌ１を任意に発光させることができる。本実施形態では特に、視線検出装置１０は、複数のＶＣＳＥＬ素子に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子により複数のレーザ光Ｌ１を発光させる。また、視線検出装置１０は、複数のレーザ光Ｌ１のそれぞれを選択的に順次切り替える。
【0027】
レーザ光Ｌの波長は、視線を検出される人間の視覚が阻害されないように、非可視光である近赤外光であることが好ましい。例えば近赤外光の波長は、７００［ｎｍ］以上で２５００［ｎｍ］以下である。但し、レーザ光Ｌの波長は、非可視光に限定されず、可視光であってもよい。例えば可視光の波長は、３６０［ｎｍ］以上で８３０［ｎｍ］以下である。なお、ＶＣＳＥＬアレイ１については、別途、図２を参照して詳述する。
【0028】
レンズ２および凹面ミラー３は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光されたレーザ光Ｌ１が眼球３０により反射されたレーザ光Ｌ４のフォトダイオード４への入射位置を制御する入射位置制御手段としての機能を有する。レンズ２および凹面ミラー３は、レーザ光Ｌ１の広がり角を変換することにより、レーザ光Ｌ４がフォトダイオード４に入射する位置を制御する。
【0029】
レンズ２は、正の屈折力を有する集光素子である。レンズ２は、レンズ２と凹面ミラー３との間にレンズ２の焦点が配置されるように設けられる。レンズ２を透過したレーザ光Ｌ２は、レンズ２の焦点位置において一旦集光された後、凹面ミラー３に近づくにつれて広がりながら凹面ミラー３に入射する。レンズ２は、凹面ミラー３内の広い領域にレーザ光Ｌ２を入射させ、凹面ミラー３により反射されたレーザ光Ｌ３を眼球３０の広い領域に入射させることができ、視線検出装置１０による視線方向の検出範囲を拡大することができる。レンズ２は、複数のＶＣＳＥＬ素子からのレーザ光Ｌ１を屈折させることにより、レーザ光Ｌ２の凹面ミラー３への入射位置を制御し、視線検出装置１０による視線方向の検出範囲を拡大する。
【0030】
但し、レーザ光Ｌの凹面ミラー３への入射位置は、ＶＣＳＥＬアレイ１におけるＶＣＳＥＬ素子同士の位置関係を調節することによっても制御できる。ＶＣＳＥＬ素子同士の位置関係の調節は、レンズ２を用いずにレーザ光Ｌの凹面ミラー３への入射位置を制御できるため、視線検出装置１０を小型化すると共に、部品数を減らして視線検出装置１０の構成を簡素化する点において好ましい。一方、レンズ２の使用は、レンズ２の焦点距離とレンズ２が配置される位置との調節により、レーザ光Ｌの凹面ミラー３への入射位置を制御可能とし、視線検出装置１０の製作を簡単にする点において好ましい。
【0031】
凹面ミラー３は、入射してきたレーザ光Ｌ２を反射し、反射したレーザ光Ｌ３を眼球３０に近づくにつれて集束させる集束反射手段としての機能を有する。凹面ミラー３は、レーザ光Ｌ２が入射する側に曲率中心を有する。
【0032】
レーザ光Ｌ３は、眼球３０の角膜３１付近に入射する。凹面ミラー３の曲率中心は、ＶＣＳＥＬアレイ１と、凹面ミラー３と、の間におけるレーザ光Ｌの光軸から外れて位置する。この配置によりＶＣＳＥＬ１および凹面ミラー３は、いわゆる軸外し光学系を構成する。レーザ光Ｌの光軸は、換言するとレーザ光Ｌとしてのレーザビームの中心軸である。
【0033】
本実施形態では、凹面ミラー３を例示するが、眼球３０に近づくにつれてレーザ光Ｌを集束させるものであれば、凸面レンズと、平面ミラーと、を組み合わせた構成や、ホログラム等の波面制御素子、回折光学素子等が凹面ミラー３に代えて設けられてもよい。凹面ミラー３は、部品数を減らし、視線検出装置１０を小型化できる点において好ましい。凹面ミラー３は、反射率が高いため、光量損失を低減できる点において好ましい。波面制御素子や回折光学素子は位置合わせが容易であるため、視線検出装置１０の製作を簡単にする点において好ましい。
【0034】
凹面ミラー３の凹面がレーザ光Ｌ３の光軸に交差する直交２方向において曲率の異なるアナモフィックな非球面であると、フォトダイオード４の受光面におけるレーザ光Ｌ４の直径が微小化すると共に、レーザ光Ｌ４のビームが等方な状態に整形される。例えば、図１のＹ方向における凹面ミラー３の曲率半径がＺ方向における凹面ミラー３の曲率半径よりも小さいと、等方なビームが整形される。なお、レーザ光Ｌ４は、対象物により反射された光の一例である。
【0035】
レーザ光Ｌ３の眼球３０への入射角度は、眼球３０が正視した場合に角膜３１へ所定角度において入射するように調整される。レーザ光Ｌ３の眼球３０への入射角度は、レーザ光Ｌ３の光軸と、レーザ光Ｌ３の光軸が眼球３０の表面に交わる点を含む眼球３０の接平面と、のなす角度である。
【0036】
レーザ光Ｌ３の眼球３０への入射角度における所定角度は、視線検出される人間の視野に凹面ミラー３が含まれないように、大きいことが好ましい。視線検出される人間の鼻が位置する側における人間の視野角は、正視方向を０度、すなわち基準とすると、一般に略６０度である。従って、視線検出装置１０における眼球３０へのレーザ光Ｌ３の入射角度は、正視方向を基準として略６０度以上であることが好ましい。
【0037】
ＶＣＳＥＬアレイ１における複数のＶＣＳＥＬ素子それぞれから発光された複数のレーザ光Ｌのうちの少なくとも一部のレーザ光Ｌは、他のレーザ光Ｌに対し、眼球３０の角膜３１における異なる位置に異なる入射角度で入射する。
【0038】
眼球３０の角膜３１の表面は、水分を含む透明体であり、約２［％］以上で４［％］以下の反射率を有するのが一般的である。眼球３０の角膜３１に入射したレーザ光Ｌ３は、眼球３０の角膜３１の表面で反射され、レーザ光Ｌ４としてフォトダイオード４に向けて伝搬する。
【0039】
フォトダイオード４は、ＶＣＳＥＬアレイ１により発光され、眼球３０により反射されたレーザ光Ｌ４を受光し、レーザ光Ｌの光強度に基づく電気信号Ｓｅを出力する受光手段の一例である。フォトダイオード４には、可視光に対して高い感度を有するシリコンフォトダイオードが好ましい。フォトダイオード４には、ＰＮ型、ＰＩＮ型、またはＡＰＤ（Avalanche photodiode）のいずれも適用可能である。視線検出装置１０の構成を簡素化する観点では、ＰＮ型が特に好ましい。電気信号Ｓｅは、例えば電流信号であるが、電圧信号であってもよい。また、フォトダイオード４の構成は、例えばアノード電極とカソード電極をそれぞれ１つずつのみ有し、光強度に基づく電気信号を出力可能な構成であり、アノード電極を２つ、カソード電極を１つ有する構成や、アノード電極とカソード電極をそれぞれ２つ以上有する構成とすることで、光位置に基づく電気信号も出力可能な構成は含まない。このような光位置に基づく電気信号を出力可能な構成としては、ＰＳＤやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）といった撮像素子などが挙げられる。視線検出装置１０の構成を簡素化する観点では、撮像素子と比べて消費電力の小さいフォトダイオードが特に望ましい。
【0040】
本実施形態では特に、フォトダイオード４は、眼球３０の傾きがほぼ同じである状態において、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光する。
【0041】
眼球３０の傾きがほぼ同じである状態は、例えば眼球３０の傾きが±３．０［度］以下の状態である。例えば、眼球３０の傾きがほぼ同じである状態は、眼球３０が微小振幅する固視微動状態であり、このとき眼球３０は±略３．０［度］以内での微小振幅をする。
【0042】
処理部１００は、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて、眼球３０の傾きの検出結果を出力する出力手段の一例である。処理部１００の構成については、別途、図１０および図１１を参照して詳述する。
【0043】
【0044】
ＶＣＳＥＬアレイ１は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６を含む。ＶＣＳＥＬ素子１１は発光面１１Ａを有し、ＶＣＳＥＬ素子１２は発光面１２Ａを有し、ＶＣＳＥＬ素子１３は発光面１３Ａを有する。ＶＣＳＥＬ素子１４は発光面１４Ａを有し、ＶＣＳＥＬ素子１５は発光面１５Ａを有し、ＶＣＳＥＬ素子１６は発光面１６Ａを有する。発光面１１Ａから１６Ａのそれぞれは、レーザ光Ｌ１が発光される面である。ＶＣＳＥＬアレイ１の発光面１Ａは、発光面１１Ａから１６Ａの全てが含まれる面である。なお、レーザ光Ｌ１は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６のそれぞれから発光されるレーザ光の総称表記である。
【0045】
ＶＣＳＥＬ素子１１から１６は、発光面１Ａに沿った、異なる２つの方向に沿って並んで設けられる。発光面１Ａに沿った異なる２つの方向は、図２では、Ｙ方向およびＺ方向である。ＶＣＳＥＬ素子１１から１６は、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれに沿って２次元配列している。Ｙ方向およびＺ方向はいずれも、発光部に含まれる発光面に沿った所定方向の一例である。
【0046】
本実施形態では特に、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６における隣り合うＶＣＳＥＬ素子同士のＹ方向およびＺ方向に沿った間隔Ｄは、いずれも等しい。但し、この「等しい」は、一般に誤差と認められる程度の差異、例えば間隔Ｄの１／１０以下の差異は許容するものである。この差異が含まれる場合にも、視線検出装置１０の作用効果は得られる。
【0047】
ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の配列は、１次元配列であってもよいが、視線検出装置１０による視線方向の検出範囲を拡大する点では、２次元配列が好ましい。
【0048】
複数の発光部は、ＶＣＳＥＬアレイ１に限定されるものではなく、例えば発光部として、ＬＤ（半導体レーザ；Laser Diode）またはＬＥＤ（発光ダイオード；Light Emitting Diode）等を複数含むものであってもよい。
【0049】
本実施形態では、複数の発光部としてＶＣＳＥＬ素子１１から１６を含むＶＣＳＥＬアレイ１を例示するが、複数の発光部のうち、少なくとも一部の発光部は、パルス状のレーザ光Ｌ１を発するパルスレーザ光源であってもよい。また、複数の発光部は、複数種類の光源をそれぞれ発光部として組み合わせることにより構成されてもよい。例えば、複数の発光部は、レーザ光Ｌ１を連続発光するＬＤと、レーザ光Ｌ１をパルス発光するパルスレーザ光源と、を組み合わせることにより構成でき、波長が異なるレーザ光Ｌ１を発する複数のＬＤを組合せることにより構成できる。
【0050】
ＶＣＳＥＬアレイ１は、複数の発光部の面内集積化が容易であるため、視線検出装置１０を小型化する観点において好ましい。またＶＣＳＥＬアレイ１は、小さい光量のレーザ光Ｌを発光する場合にもレーザ光Ｌの光量を安定させることができるため、眼球３０へ入射するレーザ光Ｌの光量を抑えつつ、視線方向を高精度に検出できる点において好ましい。
【0051】
ＶＣＳＥＬ素子１１から１６により発光されたレーザ光Ｌ１のそれぞれは、ＶＣＳＥＬアレイ１におけるＶＣＳＥＬ素子１１から１６それぞれの開口において回折することにより、レンズ２に近づくにつれて広がる光である。レーザ光Ｌ１の広がり角は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６それぞれの開口形状によって制御できる。ＶＣＳＥＬ素子１１から１６それぞれの開口面積は、消費電力を小さくできる点において小さい方が好ましい。
【0052】
ＶＣＳＥＬ素子１１から１６同士の相対的な位置関係は予め定められており、処理部１００により視線方向を検出する際に使用される推定モデルの作成にあたって参照される。視線検出装置１０は、推定モデルを作成するにあたって使用した図２に示すＶＣＳＥＬ素子１１から１６同士の相対的な位置関係に基づいて視線方向を検出する。
【0053】
（フォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射例）
次に、図３および図４を参照して、フォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射について説明する。図３は、実施形態に係るフォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射の一例を示す図である。図４は、比較例に係るフォトダイオードへのレーザ光入射を示す図である。
次に、図３および図４を参照して、フォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射について説明する。図３は、実施形態に係るフォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射の一例を示す図である。図４は、比較例に係るフォトダイオードへのレーザ光入射を示す図である。
【0054】
図３（ａ）に示すように、眼球の視線方向５０が、正視方向であるとき、レーザ光Ｌ４は、フォトダイオード４の受光面４１に入射する。レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ４１と、レーザ光Ｌ４２と、を含む。なお、レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２を特に区別しない場合の総称表記である。レーザ光Ｌ４１およびＬ４２はいずれも、受光手段に近づくにつれて広がる。図３（ａ）では、広がり角はφであり、広がったレーザ光Ｌ４の全てがフォトダイオード４の受光面４１に入射している。ただし、受光面４１に入射するレーザ光は、広がったレーザ光Ｌ４の全てでなくても良い。例えば、レーザ光Ｌ４２の一部が、受光面４１から－Ｙ方向にはみ出していても良い。
【0055】
レーザ光Ｌ４１は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６のうちの１つのＶＣＳＥＬ素子、例えばＶＣＳＥＬ素子１１から発光され、レンズ２および凹面ミラー３を経た後、眼球３０により反射されてフォトダイオード４の受光面４１に入射する。レーザ光Ｌ４２は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６のうちの上記１つのＶＣＳＥＬ素子とは別のＶＣＳＥＬ素子、例えばＶＣＳＥＬ素子１２から発光され、レンズ２および凹面ミラー３を経た後、眼球３０により反射されてフォトダイオード４の受光面４１に入射する。ＶＣＳＥＬアレイ１は、レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２を発光する。
【0056】
レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２がフォトダイオード４の受光面に入射すると、フォトダイオード４は、受光した光強度に基づく電気信号を出力する。ここで図３（ｂ）のように眼球の傾きが変化すると、レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２が眼球表面に入射する位置及び角度が変化する。眼球への入射位置が変化することで、眼球より反射した光のフォトダイオード４への着地位置が変化する。例えば、図３（ｂ）に示すように眼球が左に傾いた場合（視線方向５０が、正視方向に対して左に傾いた場合）には、レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２のフォトダイオード４への着地位置は－Ｙ方向へシフトする。
【0057】
着地位置の変化によって、フォトダイオード４の受光面に着地する光量が変化することで、フォトダイオード４が出力する電気信号の大きさが変化する。より具体的には、図３（ｂ）ではフォトダイオード４への着地位置が変化することで、レーザ光Ｌ４１およびレーザ光Ｌ４２の一部がフォトダイオード４の受光面からはみ出している。そのため、電気信号Ｐ４１およびＰ４２は図３（ａ）の場合と比べて小さくなる。
【0058】
フォトダイオード４の受光面をＹＺ平面から見た場合のレーザＬ４の様子を図３（ｃ）に示す。本実施形態では、レーザ光Ｌ４１とレーザ光Ｌ４２の中心間距離ｄは以下の式を満たす。
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
ただし、ｈはビーム半径であり、ｗは受光面の長さである。中心間距離ｄが上限を上回ると、複数のレーザ光がフォトダイオード４の受光面に入射しなくなるため、眼球の傾きを適切に推定することができない。一方で、下限を下回ると、眼球の傾きの変化に対してレーザ光Ｌ４１およびＬ４２に対する受光量の変化がなくなるため、この場合も適切な推定ができなくなる。
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
ただし、ｈはビーム半径であり、ｗは受光面の長さである。中心間距離ｄが上限を上回ると、複数のレーザ光がフォトダイオード４の受光面に入射しなくなるため、眼球の傾きを適切に推定することができない。一方で、下限を下回ると、眼球の傾きの変化に対してレーザ光Ｌ４１およびＬ４２に対する受光量の変化がなくなるため、この場合も適切な推定ができなくなる。
【0059】
本実施形態では、眼球の傾きと複数のレーザ光に基づくフォトダイオード４の出力信号強度との相関関係をモデル化することで、複数のレーザ光に基づくフォトダイオード４の信号強度から眼球の傾きを推定することができる。
【0060】
図４は比較例を示すものである。図３とは異なり、眼球の傾きが変化してもレーザＬ４２に基づくフォトダイオード４の出力信号強度が変化しないので、眼球の傾きと複数のレーザ光に基づくフォトダイオード４の出力信号強度との相関を得ることができない。よって、この場合においては眼球の傾きを推定することができない。
【0061】
本実施形態では、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６における隣り合うＶＣＳＥＬ素子同士の間隔Ｄ（図２参照）の長さは、フォトダイオード４が眼球３０によって反射されたレーザ光Ｌ４を受光する受光面４１のＹ方向およびＺ方向のそれぞれに沿った長さである幅ｗよりも短い。
【0062】
さらに、レーザ光Ｌ４１およびＬ４２同士は、少なくとも一部が受光面４１上において重なる。図３における重複領域ｅは、レーザ光Ｌ４１およびＬ４２同士が受光面４１上において重なる領域のＹ方向に沿った長さを表している。
【0063】
視線検出装置１０では、レーザ光Ｌ４が以上のような状態になるように、各ＶＣＳＥＬ素子間の発光面１Ａに沿った間隔、レンズ２の曲率半径および設置位置、並びに凹面ミラー３の曲率半径および設置位置が予め決定される。視線検出装置１０は、このレーザ光Ｌ４をフォトダイオード４に入射させることにより、フォトダイオード４の受光面４１上におけるレーザ光Ｌ４のビームサイズを大きくすることができる。これにより、フォトダイオード４は、ＶＣＳＥＬアレイ１のＶＣＳＥＬ素子１１および１２から発光され、眼球３０により反射されたレーザ光Ｌ４１およびＬ４２光を受光可能になる。
【0064】
フォトダイオード４の受光面４１上におけるレーザ光Ｌ４のビーム径を大きくすると、眼球の傾きが変化したときに、レーザ光Ｌ４の一部が受光面から外れる確率が高くなり、結果として眼球の傾きとフォトダイオード４の出力信号値との相関が強くなる。そのため、フォトダイオード４の受光面４１上におけるレーザ光Ｌ４のビーム径は大きい方が望ましい。レーザ光Ｌ４のビーム径がフォトダイオード４の受光面の所定方向に沿った長さ以上になると、眼球の傾きに対するフォトダイオード４の出力信号の変化量が大きくなるので好ましい。
【0065】
但し、フォトダイオード４へのレーザ光Ｌ４の入射は、図３に示した状態に限定されるものではない。視線検出装置１０は、レーザ光Ｌ４が図４に示した状態になるように、ＶＣＳＥＬアレイ１における各ＶＣＳＥＬ素子間の発光面１Ａに沿った間隔、レンズ２の曲率半径および設置位置、並びに凹面ミラー３の曲率半径および設置位置を決定することもできる。
【0066】
（処理部１００のハードウェア構成）
次に、処理部１００について説明する。図２は、処理部１００のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。
次に、処理部１００について説明する。図２は、処理部１００のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。
【0067】
図５に示すように、処理部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＳＳＤ（Solid State Drive）１０４と、を有する。また処理部１００は、光源駆動回路１０５と、I／V（Intensity of current／Volt）変換回路１０６と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路１０７と、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）１０８と、を有する。これらは、システムバスＢを介して相互に通信可能に電気的に接続している。
【0068】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２やＳＳＤ１０４等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ１０３上に読み出し、プログラムを実行することにより、処理部１００全体の制御や後述する機能を実現する演算装置である。
【0069】
ＲＯＭ１０２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することが可能な不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ１０２は、処理部１００の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input／Output System）、ＯＳ設定及びネットワーク設定等のプログラム、並びにデータを格納している。ＲＡＭ１０３は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。
【0070】
ＳＳＤ１０４は、処理部１００による処理を実行するプログラムや各種データが記憶された不揮発性メモリである。なお、ＳＳＤはＨＤＤ（Hard Disk Drive）であってもよい。
【0071】
光源駆動回路１０５は、ＶＣＳＥＬアレイ１に電気的に接続し、制御信号に従ってＶＣＳＥＬアレイ１に駆動信号Ｄｒを出力することにより、ＶＣＳＥＬアレイ１を発光駆動させる電気回路である。本実施形態では、光源駆動回路１０５は、駆動信号Ｄｒの出力先を切り替えるデマルチプレクサ回路を含んでいる。駆動信号Ｄｒは、電流信号であるが、電圧信号であってもよい。
【0072】
Ｉ／Ｖ変換回路１０６は、フォトダイオード４に電気的に接続し、フォトダイオード４から出力されるアナログの電気信号ＳｅをＩ／Ｖ変換したアナログ電圧信号を出力する電気回路である。
【0073】
Ａ／Ｄ変換回路１０７は、Ｉ／Ｖ変換回路１０６から出力されるアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換したデジタル電圧信号を出力する電気回路である。
【0074】
入出力Ｉ／Ｆ１０８は、外部装置と処理部１００とを通信可能にするインターフェースである。
【0075】
（処理部１００の機能構成）
図６は、処理部１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
図６は、処理部１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【0076】
図６に示すように、処理部１００は、選択部１１１と、光源駆動部１１２と、切替部１１３と、Ｉ／Ｖ変換部１１４と、Ａ／Ｄ変換部１１５と、第１蓄積部１１６と、判定部１１７と、推定部１１８と、出力部１１９と、を有する。
【0077】
処理部１００は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納された所定のプログラムを実行すること等により選択部１１１および推定部１１８の各機能を実現し、光源駆動回路１０５等により光源駆動部１１２および切替部１１３の各機能を実現する。また、処理部１００は、Ｉ／Ｖ変換回路１０６およびＡ／Ｄ変換回路１０７等によりＩ／Ｖ変換部１１４およびＡ／Ｄ変換部１１５の各機能を実現し、ＲＡＭ１０３等により第１蓄積部１１６の機能を実現し、入出力Ｉ／Ｆ等により出力部１１９の機能を実現する。
【0078】
なお、処理部１００は、上記の各機能の少なくとも一部をＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）や、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の電子回路により実現してもよい。また処理部１００は、上記の各機能の少なくとも一部を、複数の機能構成部の分散処理により実現してもよいし、外部装置を利用して実現してもよい。
【0079】
選択部１１１は、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれるＶＣＳＥＬ素子１１から１６のうち、発光させるＶＣＳＥＬ素子を選択し、選択されたＶＣＳＥＬ素子を示す情報を切替部１１３に出力する。なお、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれるＶＣＳＥＬ素子の個数である６つは一例である。ＶＣＳＥＬ素子の数は、複数であれば任意の数であってもよい。
【0080】
光源駆動部１１２は、ＶＣＳＥＬアレイ１を発光させるための駆動信号Ｄｒを、選択部１１１により選択されたＶＣＳＥＬ素子へ切替部１１３を介して出力する。
【0081】
切替部１１３は、選択部１１１により選択されたＶＣＳＥＬ素子に対して光源駆動部１１２からの駆動信号Ｄｒが出力されるように切り替える。
【0082】
Ｉ／Ｖ変換部１１４は、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅをアナログ電圧信号に変換し、変換後の電圧信号をＡ／Ｄ変換部１１５へ出力する。
【0083】
Ａ／Ｄ変換部１１５は、Ｉ／Ｖ変換部１１４から入力したアナログ電圧信号をデジタル電圧データＤａに変換した後、第１蓄積部１１６に出力する。
【0084】
第１蓄積部１１６は、Ａ／Ｄ変換部１１５から入力したデジタル電圧データＤａを、ＶＣＳＥＬ素子の個数分、全て蓄積する。第１蓄積部１１６は、判定部１１７および推定部１１８による処理において参照可能に、デジタル電圧データＤａとＶＣＳＥＬ素子１１から１６とを対応付けて蓄積できる。
【0085】
判定部１１７は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の全てを発光させたか否かを判定する。例えば、判定部１１７は、第１蓄積部１１６に蓄積されたデジタル電圧データＤａがＶＣＳＥＬ素子の個数分、全て蓄積されたか否かに基づき、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の全てを発光させたか否かを判定できる。
【0086】
推定部１１８は、第１蓄積部１１６に蓄積されたデジタル電圧データＤａに基づき、予め作成された推定モデルを用いて、視線方向情報Ｅｄを算出する。推定部１１８は、算出した視線方向情報Ｅｄを、出力部１１９を介して外部装置に出力する。
【0087】
＜処理部１００による処理例＞
図７は、処理部１００による処理の一例を示すフローチャートである。処理部１００ａは、例えば視線検出装置１０のユーザ（以下、単にユーザという）による開始操作入力信号に応じて図７の処理を開始する。
図７は、処理部１００による処理の一例を示すフローチャートである。処理部１００ａは、例えば視線検出装置１０のユーザ（以下、単にユーザという）による開始操作入力信号に応じて図７の処理を開始する。
【0088】
まず、ステップＳ７１において、処理部１００は、選択部１１１により、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６のうち、どのＶＣＳＥＬ素子を発光させるかを選択し、選択されたＶＣＳＥＬ素子を示す情報を切替部１１３に出力する。
【0089】
続いて、ステップＳ７２において、処理部１００は、光源駆動部１１２から切替部１１３を経由して、駆動信号Ｄｒを選択したＶＣＳＥＬ素子へ出力する。駆動信号Ｄｒが印加されたＶＣＳＥＬ素子は、駆動信号Ｄｒに応じてレーザ光Ｌ１を発光する。レーザ光Ｌ１は、レンズ２および凹面ミラー３を経た後、眼球３０により反射されてレーザ光Ｌ４としてフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、受光したレーザ光Ｌ４の光強度に応じた電気信号Ｓｅを処理部１００に出力する。
【0090】
続いて、ステップＳ７３において、処理部１００は、Ｉ／Ｖ変換部１１４により電気信号Ｓｅをアナログ電圧信号に変換し、その後、Ａ／Ｄ変換部１１５により該アナログ電圧信号をデジタル電圧データＤａに変換する。処理部１００は、第１蓄積部１１６によって、発光したＶＣＳＥＬ素子に対応付けてデジタル電圧データＤａを蓄積する。
【0091】
続いて、ステップＳ７４において、処理部１００は、判定部１１７により、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の全てを発光させたか否かを判定する。
【0092】
ステップＳ７４において、全てのＶＣＳＥＬ素子を発光させていないと判定された場合には（ステップＳ７４、Ｎｏ）には、処理部１００は、ステップＳ７１以降の処理を再度行う。この場合には、処理部１００は、まだ発光していないＶＣＳＥＬ素子を選択部１１１により選択し、このＶＣＳＥＬ素子を発光させる。
【0093】
一方、ステップＳ７４において、全てのＶＣＳＥＬ素子を発光させたと判定された場合（ステップＳ７４、Ｙｅｓ）には、ステップＳ７５において、処理部１００は、推定部１１８により、予めあらかじめ作成された推定モデルを用いて、第１蓄積部１１６に蓄積されたＶＣＳＥＬ素子１１から１６に対応する６つのデジタル電圧データＤａに基づき、視線方向情報Ｅｄを演算により取得する。
【0094】
続いて、ステップＳ７６において、処理部１００は、推定部１１８により取得された視線方向情報Ｅｄを、出力部１１９を介して外部装置に出力する。
【0095】
続いて、ステップＳ７７において、処理部１００は、処理を終了するか否かを判定する。例えば、処理部１００は、ユーザによる終了操作入力信号等に応じて終了するか否かを判定できる。
【0096】
ステップＳ７７において、終了すると判定された場合には（ステップＳ７７、Ｙｅｓ）、処理部１００は、処理を終了する。一方、終了しないと判定された場合には（ステップＳ７７、Ｎｏ）、処理部１００は、ステップＳ７１以降の処理を再度行う。
【0097】
このようにして、処理部１００は、眼球３０の傾きに基づく視線方向情報Ｅｄを出力できる。
【0098】
（推定部１１８による推定モデル例）
次に、推定部１１８による推定演算において用いられる推定モデルについて説明する。推定モデルは、例えば、正準相関分析（Canonical Correlation Analysis）によって作成される（例えば、非特許文献「赤穂 昭太郎、日本神経回路学会誌, Vol.20, No.2 (2013),p62-72)」等を参照）。
次に、推定部１１８による推定演算において用いられる推定モデルについて説明する。推定モデルは、例えば、正準相関分析（Canonical Correlation Analysis）によって作成される（例えば、非特許文献「赤穂 昭太郎、日本神経回路学会誌, Vol.20, No.2 (2013),p62-72)」等を参照）。
【0099】
正準相関分析は多変量解析の一種であり、二組の高次元データｘおよびｙから共通する成分を取り出す手法である。例えば、高次元データｘを視線方向データ、高次元データｙをデジタル電圧データＤａとして、次の（１）式および（２）式のように表すことができる。
【数1】
【数2】
【0100】
（１）式および（２）式において、θｘは水平視線方向［度］であり、θｚは垂直視線方向［度］である。またＰ１からＰ６は、各発光部に応じたデジタル電圧データＤａである。ｘは２次元データであり、ｙは６次元データである。
【0101】
推定部１１８は、２つの高次元データｘ、ｙに対して、線形変換ベクトルａおよびｂを内積演算することにより、次の（３）式により表されるスカラー量ｕおよびｖを算出できる。なお、線形変換ベクトルａの次元数は、高次元データｘの次元数に等しく、線形変換ベクトルｂの次元数は、高次元データｙの次元数に等しい。
【数3】
【0102】
（３）式において、スカラー量ｕ、ｖの相関係数が大きくなるように線形変換ベクトルａおよびｂが求められる。推定部１１８は、スカラー量ｕおよびｖを、相関係数が最大のもの、次に大きいもの、３番目に大きいものというように、順番に求めることができる。なお、正準相関分析で求めることができるスカラー量ｕおよびｖの組の最大数は、元の高次元データのうち、次元数が小さいデータの次元数に等しい。例えば、（１）式および（２）式により表される高次元データを正準相関分析によって分析した結果、取得されるスカラー量ｕおよびｖの組は２組である。
【0103】
正準相関分析によって得られたスカラー量ｕおよびｖには強い相関関係があるため、スカラー量ｕおよびｖの関係は、（４）式により表される線形曲線によって近似できる。
（４）式における係数ｃおよびｄは、例えば最小二乗法で求めることができる。
【数4】
【0104】
（４）式により表されるスカラー量ｕおよびｖの組を、正準相関分析により２組求めることができれば、推定部１１８は、ＶＣＳＥＬ素子それぞれに応じた高次元データｙを以下の連立方程式に代入することにより視線方向の推定値を算出できる。
【数5】
【0105】
（５）式における各変数の下添え字は、それぞれ正準相関分析で求めた相関係数に対応した変数である。例えば、最も値の大きい相関変数に対応する線形変換ベクトルは、ａ１およびｂ１と表すことができ、スカラー量ｕおよびｖの線形近似パラメータは、ｃ１およびｄ１と表すことができる。
【0106】
また、２番目に大きい相関変数に対応する線形変換ベクトルは、ａ２およびｂ２と表すことができ、スカラー量ｕおよびｖの線形近似パラメータは、ｃ２およびｄ２と表すことができる。
【0107】
（５）式は、推定モデルを表す数式である。高次元データｙに対応するデジタル電圧データＤａが得られた時、推定部１１８は、デジタル電圧データＤａを（５）式に代入することにより、視線方向情報Ｅｄに対応する高次元データｘを推定できる。
【0108】
正準相関分析によって推定モデルを構築するために、視線方向の推定演算を実行する前に、予め高次元データｘおよびｙのサンプルデータが作成される。サンプルデータは、実験により取得されてもよいし、光学シミュレーションにより取得されてもよい。
【0109】
サンプルデータ数が多ければ多いほど、推定モデルによる推定精度が向上する。また、眼球３０の個体差に対応するために、予め複数の推定モデルを作成しておき、最も精度が高いものを選択したり、眼球３０ごとに推定モデルを作成したりすることにより、推定精度が向上する。
【0110】
＜受光面４１へのレーザ光Ｌ４の入射位置シミュレーション結果例＞
次に、図８から図１４を参照して、ＶＣＳＥＬアレイ１から発光され、眼球３０により反射されてフォトダイオード４の受光面４１に入射するレーザ光Ｌ４の入射位置を、光学シミュレーションにより求めた結果について説明する。
次に、図８から図１４を参照して、ＶＣＳＥＬアレイ１から発光され、眼球３０により反射されてフォトダイオード４の受光面４１に入射するレーザ光Ｌ４の入射位置を、光学シミュレーションにより求めた結果について説明する。
【0111】
図８は、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれるＶＣＳＥＬ素子１１から１６の全てから発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置を示している。図９から図１４は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６のそれぞれに対応するレーザ光Ｌ４の入射位置を個別に示している。
【0112】
図９はＶＣＳＥＬ素子１１、図１０はＶＣＳＥＬ素子１２、図１１はＶＣＳＥＬ素子１３、図１２はＶＣＳＥＬ素子１４、図１３はＶＣＳＥＬ素子１５、図１４はＶＣＳＥＬ素子１６、からそれぞれ発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置を示している。
【0113】
図８から図１４において、横軸はＹ方向に沿ったＹ方向位置［ｍｍ］示し、縦軸はＺ方向に沿ったＺ方向位置［ｍｍ］を表している。この光学シミュレーションでは、眼球３０の視線方向は、正視方向、すなわちθｘ＝０［度］、θｚ＝０［度］とした。
【0114】
四角枠により示したフォトダイオード４の受光面４１の中心は、Ｙ方向位置が０［ｍｍ］、Ｚ方向位置が０［ｍｍ］に位置する。スポット４１１から４１６は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６それぞれから発光され、受光面４１近傍に到達したレーザ光Ｌ４のビームスポットを表している。
【0115】
スポット４１１はＶＣＳＥＬ素子１１、スポット４１２はＶＣＳＥＬ素子１２、スポット４１３はＶＣＳＥＬ素子１３、スポット４１４はＶＣＳＥＬ素子１４、スポット４１５はＶＣＳＥＬ素子１５、スポット４１６はＶＣＳＥＬ素子１６、それぞれから発光されたレーザ光Ｌに基づくビームスポットを表している。
【0116】
図８から図１４に示すように、スポット４１１から４１６それぞれの一部は、受光面４１に入射する。このことから、視線検出装置１０では、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれるＶＣＳＥＬ素子１１から１６から発光され、眼球３０により反射されたレーザ光Ｌ４は、受光面４１に入射可能であることが分かった。
【0117】
なお、隣接するスポット間の距離ｄはすべて、以下の式を満たしている。
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
【0118】
なお、ここでは、スポット４１１から４１６それぞれの一部が受光面４１に入射した例を示すが、スポット４１１から４１６のうちの少なくとも１つのスポット全体が受光面４１に入射しても、視線検出装置１０の作用効果が得られる。また、スポット４１１から４１６の少なくとも２つ以上が受光面４１に入射すれば、視線検出装置１０の作用効果が得られる。
【0119】
＜視線方向検出のシミュレーション＞
次に、視線検出装置１０による視線方向検出のシミュレーション方法とその結果について説明する。
次に、視線検出装置１０による視線方向検出のシミュレーション方法とその結果について説明する。
【0120】
（シミュレーション方法）
まず眼球３０の傾き範囲を－４［度］≦θｘ≦４［度］、－４［度］≦θｙ≦４［度］とし、予め定めた視線方向を示す６１個の視線データごとにおいて、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる各ＶＣＳＥＬ素子に応じた光強度データのサンプルを取得した。そして、このサンプルに基づき、正準相関分析を用いて推定モデルを作成した。
まず眼球３０の傾き範囲を－４［度］≦θｘ≦４［度］、－４［度］≦θｙ≦４［度］とし、予め定めた視線方向を示す６１個の視線データごとにおいて、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる各ＶＣＳＥＬ素子に応じた光強度データのサンプルを取得した。そして、このサンプルに基づき、正準相関分析を用いて推定モデルを作成した。
【0121】
次に、推定モデルの作成に使用していない６０個の視線データごとでの光強度データを、作成した推定モデルに代入して、視線データの推定値を求めた。
【0122】
次に、推定値と、視線データの正解値と、を比較した。
【0123】
（シミュレーション結果）
図１５および図１６は、視線検出装置１０による視線方向検出のシミュレーション結果を例示する図である。図１５は、Ｘ方向、換言すると水平方向における視線方向θｘのシミュレーション結果を示し、図１６は、Ｚ方向、換言すると鉛直方向における視線方向θｚのシミュレーション結果を示している。図１５および図１６において、横軸は、視線方向の正解値を表し、縦軸は、推定部１１８による推定値を表している。
図１５および図１６は、視線検出装置１０による視線方向検出のシミュレーション結果を例示する図である。図１５は、Ｘ方向、換言すると水平方向における視線方向θｘのシミュレーション結果を示し、図１６は、Ｚ方向、換言すると鉛直方向における視線方向θｚのシミュレーション結果を示している。図１５および図１６において、横軸は、視線方向の正解値を表し、縦軸は、推定部１１８による推定値を表している。
【0124】
図１５および図１６に示すように、正解値と推定値との間に相関関係があることが分かった。水平方向における視線方向推定結果の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）Δθｘは、０．８［度］、垂直方向における視線方向推定結果の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）Δθｚは、０．６［度］となった。
【0125】
【0126】
＜比較例、変形例＞
（比較例）
図１７は、比較例に係るＶＣＳＥＬアレイ１Ｘに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘの配置を示す図である。この比較例は、実施形態と比較して、ＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘの配置、およびフォトダイオード４に入射するレーザ光Ｌ４の広がり角がそれぞれ異なっている。
（比較例）
図１７は、比較例に係るＶＣＳＥＬアレイ１Ｘに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘの配置を示す図である。この比較例は、実施形態と比較して、ＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘの配置、およびフォトダイオード４に入射するレーザ光Ｌ４の広がり角がそれぞれ異なっている。
【0127】
具体的には、比較例では、図１７に示すように、ＶＣＳＥＬ素子１１ＸとＶＣＳＥＬ素子１２Ｘ、ＶＣＳＥＬ素子１２ＸとＶＣＳＥＬ素子１３Ｘ、ＶＣＳＥＬ素子１４ＸとＶＣＳＥＬ素子１５Ｘ、およびＶＣＳＥＬ素子１５ＸとＶＣＳＥＬ素子１６Ｘ、のそれぞれのＹ方向に沿った間隔は、間隔Ｄである。これに対し、ＶＣＳＥＬ素子１１ＸとＶＣＳＥＬ素子１４Ｘ、ＶＣＳＥＬ素子１２ＸとＶＣＳＥＬ素子１５Ｘ、およびＶＣＳＥＬ素子１３ＸとＶＣＳＥＬ素子１６Ｘ、のそれぞれのＺ方向に沿った間隔は、間隔Ｄの２倍である。
【0128】
また、比較例では、図１７のＶＣＳＥＬアレイ１Ｘの配置において、フォトダイオード４に入射するレーザ光Ｌ４の広がり角が、実施形態に係る広がり角φよりも小さい。
【0129】
以上により、比較例では、各ＶＣＳＥＬ素子から発光されたレーザ光Ｌのうち、１つのＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された１つのレーザ光Ｌ４しか、受光面４１に入射しない状態になっている。換言すると、比較例では、フォトダイオード４は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光できない。
【0130】
図１８は、ＶＣＳＥＬアレイ１Ｘに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘ全てから発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置を、光学シミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【0131】
上述した図８と同様に、横軸はＹ方向に沿ったＹ方向位置［ｍｍ］示し、縦軸はＺ方向に沿ったＺ方向位置［ｍｍ］を表している。眼球３０の視線方向は、正視方向、すなわちθｘ＝０［度］、θｚ＝０［度］とした。
【0132】
図１８において、四角枠により示したフォトダイオード４の受光面４１の中心は、Ｙ方向位置が０［ｍｍ］、Ｚ方向位置が０［ｍｍ］に位置する。スポット４１１Ｘから４１６Ｘは、ＶＣＳＥＬ素子１１Ｘから１６Ｘそれぞれから発光され、眼球３０により反射された後、受光面４１近傍に到達したレーザ光Ｌ４のビームスポットを表している。
【0133】
スポット４１１ＸはＶＣＳＥＬ素子１１Ｘ、スポット４１２ＸはＶＣＳＥＬ素子１２、スポット４１３ＸはＶＣＳＥＬ素子１３、スポット４１４ＸはＶＣＳＥＬ素子１４、スポット４１５ＸはＶＣＳＥＬ素子１５、スポット４１６ＸはＶＣＳＥＬ素子１６、それぞれから発光されたレーザ光Ｌに基づくビームスポットを表している。
【0134】
図１８に示すように、比較例に係る光学シミュレーションでは、スポット４１１Ｘから４１６Ｘのうちのスポット４１５Ｘしか受光面４１に入射していない。
【0135】
図１９および図２０は、比較例に係る視線方向検出のシミュレーション結果を示す図である。図１９は、Ｘ方向における視線方向θｘのシミュレーション結果を示す図、図２０は、Ｚ方向における視線方向θｚのシミュレーション結果を示す図である。
【0136】
【0137】
図１９および図２０に示すように、比較例では、実施形態と比較して、正解値と推定値との間に高い相関関係が得られなかった。特に、図２０のＺ方向における視線方向θｚでは、正解値と推定値との間の相関が低くなった。
【0138】
【0139】
（変形例）
図２１は、実施形態の変形例に係るＶＣＳＥＬアレイ１ａに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａの配置の一例を示す図である。この変形例では、第１実施形態に係るＶＣＳＥＬアレイ１と比較して、ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａの配置のみが異なっている。
図２１は、実施形態の変形例に係るＶＣＳＥＬアレイ１ａに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａの配置の一例を示す図である。この変形例では、第１実施形態に係るＶＣＳＥＬアレイ１と比較して、ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａの配置のみが異なっている。
【0140】
具体的には、変形例では、ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａは、－Ｘ方向側から視た平面視において、六方最密状に配置されている。ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａのうち、隣り合うＶＣＳＥＬ素子同士の間隔は、いずれも間隔Ｄである。
【0141】
このような変形例の配置においても、フォトダイオード４は、ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａのうち、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光できる。
【0142】
図２２は、ＶＣＳＥＬアレイ１ａに含まれるＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａ全てから発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置を示す図である。図２３から図２９は、ＶＣＳＥＬ素子１１ａから１７ａのそれぞれから発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置をＶＣＳＥＬ素子ごとに個別に示す図である。
【0143】
図２３はＶＣＳＥＬ素子１１ａ、図２４はＶＣＳＥＬ素子１２ａ、図２５はＶＣＳＥＬ素子１３ａ、図２６はＶＣＳＥＬ素子１４ａ、図２７はＶＣＳＥＬ素子１５ａ、図２８はＶＣＳＥＬ素子１６ａ、図２９はＶＣＳＥＬ素子１７ａからそれぞれ発光され、受光面４１に入射したレーザ光Ｌ４の入射位置を示している。
【0144】
図２２から図２９において、横軸はＹ方向に沿ったＹ方向位置［ｍｍ］示し、縦軸はＺ方向に沿ったＺ方向位置［ｍｍ］を表している。この光学シミュレーションでは、眼球３０の視線方向は、正視方向、すなわちθｘ＝０［度］、θｚ＝０［度］とした。
【0145】
四角枠により示したフォトダイオード４の受光面４１の中心は、Ｙ方向位置が０［ｍｍ］、Ｚ方向位置が０［ｍｍ］に位置する。スポット４１１ａから４１７ａは、ＶＣＳＥＬ素子１１から１７それぞれから発光され、受光面４１近傍に到達したレーザ光Ｌ４のビームスポットを表している。
【0146】
スポット４１１ａはＶＣＳＥＬ素子１１ａ、スポット４１２ａはＶＣＳＥＬ素子１２ａ、スポット４１３ａはＶＣＳＥＬ素子１３ａ、スポット４１４ａはＶＣＳＥＬ素子１４ａ、スポット４１５ａはＶＣＳＥＬ素子１５ａ、スポット４１６ａはＶＣＳＥＬ素子１６ａ、スポット４１７ａはＶＣＳＥＬ素子１７ａ、それぞれから発光されたレーザ光Ｌに基づくビームスポットを表している。
【0147】
図２２に示すように、変形例に係る光学シミュレーションでは、スポット４１１ａから４１６ａそれぞれの一部が全て受光面４１に入射している。図２３から図２９では、スポット４１１ａから４１７ａそれぞれの一部が受光面４１に入射している。
【0148】
図３０および図３１は、変形例に係る視線方向検出のシミュレーション結果を示す図である。図３０は、Ｘ方向における視線方向θｘのシミュレーション結果、図３１は、Ｚ方向における視線方向θｚのシミュレーション結果、をそれぞれ示している。
【0149】
【0150】
図３０および図３１に示すように、変形例においても正解値と推定値との間に相関関係があることが分かった。水平方向における視線方向推定結果の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）Δθｘは、０．６［度］、垂直方向における視線方向推定結果の二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）Δθｚは、０．３［度］となった。
【0151】
図３０および図３１のシミュレーション結果から、変形例に係るＶＣＳＥＬアレイ１ａを有する視線検出装置１０は、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて視線方向を推定し、視線方向情報Ｅｄを取得できることが分かった。
【0152】
＜視線検出装置１０の作用効果＞
次に、視線検出装置１０の作用効果について説明する。
次に、視線検出装置１０の作用効果について説明する。
【0153】
昨今、「拡張現実（ＡＲ）」や「仮想現実（ＶＲ）」にまつわる技術が注目を集めている。特にＡＲ技術は、娯楽目的のみならず、製造現場や医療現場での作業支援など、幅広い分野での応用が期待できる。
【0154】
ＡＲを表示する機器として、眼鏡型の映像表示装置が開発されている。中でも、網膜上に直接映像を投影する網膜投影型表示装置は、投影された映像に目の焦点を合わせる必要がないという利点がある。これによって、外界の物体に目の焦点を合わせつつ、常に鮮明なＡＲ映像を観ることができる。さらに、ユーザの視線方向を追尾する視線検出（アイトラッキング）技術を組み合わせることにより、ディスプレイの高画角化や、視線による表示映像の操作が可能となる。
【0155】
眼鏡型の映像表示装置では、眼球の傾きを検出し、映像表示装置を装着した人間の視線方向を検出する視線検出装置が使用される。このような視線検出装置として、眼球の傾きを高精度に検出するために、眼球に照射したレーザ光をＭＥＭＳミラーにより走査させ、走査される光の眼球による反射光を検出する構成が開示されている。
【0156】
しかしながら、開示されている上記構成では、可動部であるＭＥＭＳミラーを用いるため、視線検出装置の構成が複雑になるうえに、ＭＥＭＳミラーを安定して駆動させるための駆動回路等の構成も複雑になる。
【0157】
本実施形態に係る視線検出装置１０（傾き検出装置）は、ＶＣＳＥＬアレイ１（複数の発光部）と、ＶＣＳＥＬアレイ１により発光され、眼球３０により反射されたレーザ光Ｌ４（対象物により反射された）を受光し、受光したレーザ光Ｌ４の光強度に基づく電気信号Ｓｅを出力するフォトダイオード（受光手段）と、を有する。また視線検出装置１０は、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて、眼球３０の視線方向情報Ｅｄ（対象物の傾きの検出結果）を出力する処理部１００（出力手段）を有する。
【0158】
フォトダイオード４は、眼球３０（対象物）の傾きがほぼ同じである状態において、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４（対象物に反射された複数の光）を受光する。
【0159】
視線検出装置１０は、ＶＣＳＥＬアレイ１から発光された複数のレーザ光Ｌ１に基づいて眼球３０の傾きを検出するため、ＭＥＭＳミラー等の可動部、および該可動部を駆動させるための駆動回路を用いずに眼球３０の傾きを検出できる。ＭＥＭＳミラー等の可動部、および該可動部を駆動させるための駆動回路を用いないことにより、視線検出装置１０の構成を簡素化できる。また、視線検出装置１０の構成を簡素化することにより、視線検出装置１０を小型化し、あるいは視線検出装置１０の製作コストを低減することができる。
【0160】
また、視線検出装置１０は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光するため、フォトダイオード４からの電気信号Ｓｅに基づいて眼球３０の動きを追尾できる。視線検出装置１０は、ＰＳＤ等の他の受光手段を用いて眼球３０の動きを追尾する場合と比較して、受光手段の構成を簡素化し、且つ受光手段を駆動させる駆動手段の構成を簡素化できる。
【0161】
以上のようにして、本実施形態では、構成が簡素な視線検出装置を提供できる。
【0162】
また、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１は、ＶＣＳＥＬアレイ１の発光面１Ａに沿ったＸ方向およびＹ方向（所定方向）に沿って並んで設けられ、ＶＣＳＥＬアレイ１における隣り合うＶＣＳＥＬ素子同士のＸ方向およびＹ方向に沿った間隔Ｄは、いずれも等しい。これにより、フォトダイオード４は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光できる。この結果、視線検出装置１０は上述した効果を得ることができる。
【0163】
また、視線検出装置１０は、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６がＹ方向およびＺ方向（異なる２つの方向）それぞれに沿って並んで設けられているため、Ｙ軸周りおよびＺ軸周りの眼球３０の動きを追尾できる。これにより、視線検出装置１０は、眼球３０の傾き検出範囲を拡大し、視線検出装置１０による視線方向の検出範囲を拡大することができる。
【0164】
また、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１における複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０によって反射された複数のレーザ光Ｌ４同士は、少なくとも一部がフォトダイオード４の受光面４１上において重なる。これにより、複数のレーザ光Ｌ４同士を受光面４１上に密な間隔で入射させることができるため、フォトダイオード４は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光しやすくなる。
【0165】
また、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１における隣り合うＶＣＳＥＬ素子同士のＹ方向およびＺ方向に沿った間隔Ｄの長さは、フォトダイオード４の受光面４１のＹ方向およびＺ方向に沿った長さである幅ｗよりも短い。これにより、複数のレーザ光Ｌ４同士を受光面４１上に密な間隔で入射させることができるため、フォトダイオード４は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光しやすくなる。
【0166】
また、本実施形態では、眼球３０によって反射されたレーザ光Ｌ４は、フォトダイオード４に近づくにつれて広がる。これにより、レーザ光Ｌ４のスポットサイズを大きくできるため、フォトダイオード４は、複数のＶＣＳＥＬ素子から発光され、眼球３０により反射された複数のレーザ光Ｌ４を受光しやすくなる。また、レーザ光Ｌ４のスポットサイズを大きくできるため、レーザ光Ｌ４の少なくとも一部を受光面４１に入射させやすくなり、視線検出装置１０は、視線方向検出の安定性を向上させることができる。
【0167】
なお、本実施形態では、凹面ミラー３を用いて集束されるレーザ光Ｌ３が眼球３０に照射される構成を例示したが、これに限定されるものではない。図３２に示すように、視線検出装置１０は、凹面ミラーを有さずに、レンズ２により集束されるレーザ光Ｌ２が眼球３０に入射するように構成されてもよい。また、図３３に示すように、視線検出装置１０は、凹面ミラーおよびレンズを有さずに、ＶＣＳＥＬアレイ１から発光されたレーザ光Ｌ１が直接、眼球３０に入射するように構成されてもよい。例えば、図３２は、凹面ミラーを有さずに、レンズ２により集束されるレーザ光Ｌ２が眼球３０に入射するように構成される場合を示す。ＶＣＳＥＬアレイ１から出射されるレーザ光を、凹面ミラーを介さずに眼球３０に入射する構成となるため、光学素子の部品点数を減らすことができ、製作コストを低減することができる。一方で、凹面ミラーを有することは、フォトダイオード４を処理部の近傍に設置することが可能であるため、フォトダイオード４の出力信号のノイズを低減できる点で望ましい。
【0168】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る視線検出装置１０ａについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成部には、同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態の説明においても同様とする。
次に、第２実施形態に係る視線検出装置１０ａについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成部には、同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降に示す他の実施形態の説明においても同様とする。
【0169】
＜処理部１００ａの機能構成例＞
図３４は、本実施形態に係る視線検出装置１０ａが有する処理部１００ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図３４に示すように、処理部１００ａは、符号化部１２０と、光源変調部１２１と、内積演算部１２２と、第２蓄積部１２３と、を有する。
図３４は、本実施形態に係る視線検出装置１０ａが有する処理部１００ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図３４に示すように、処理部１００ａは、符号化部１２０と、光源変調部１２１と、内積演算部１２２と、第２蓄積部１２３と、を有する。
【0170】
視線検出装置１０ａは、光源変調部１２１により、直交性を有する符号によって時間変調されたレーザ光Ｌを発するようにＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する。また、視線検出装置１０ａは、処理部１００ａにより、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて、複数の時間変調されたレーザ光Ｌ４を分離検出する。これにより、本実施形態では、処理部１００ａの処理時間および処理負荷を低減する。また、本実施形態では、眼球３０に入射させるレーザ光Ｌ４の光強度が小さい場合にも背景光の影響を除去して視線検出精度を高く確保する。
【0171】
処理部１００ａは、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納された所定のプログラムを実行すること等により、符号化部１２０および内積演算部１２２の各機能を実現し、光源駆動回路１０５等により光源変調部１２１の機能を実現する。また処理部１００ａは、ＲＡＭ１０３等により第２蓄積部１２３の機能を実現する。
【0172】
符号化部１２０は、複数の符号化データを生成し、光源変調部１２１を介してＶＣＳＥＬアレイ１のＶＣＳＥＬ素子のそれぞれに符号化データを割り当てる。また、符号化部１２０は、内積演算部１２２による内積演算のために、ＶＣＳＥＬ素子に割り当てた符号化データと同じデータを、参照データＲｆとして内積演算部１２２に出力する。
【0173】
符号化データは、直交性を有する符号を含む。この符号は、例えばアダマール符号である。アダマール符号とは、信号の誤り検出訂正に使われる符号体系をいう。また、符号化データは、ＶＣＳＥＬアレイ１におけるＶＣＳＥＬ素子の位置に応じて異なるものが作成され、ＳＳＤ１０４等に記憶される。符号化部１２０は、ＳＳＤ１０４等を参照してＶＣＳＥＬ素子の位置に応じて取得した符号化データを、対応するＶＣＳＥＬ素子に割り当てることができる。
【0174】
光源変調部１２１は、直交性を有する符号によって時間変調されたレーザ光Ｌ１を発するように、ＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する制御部の一例である。具体的には、光源変調部１２１は、符号化部１２０から入力した符号化データに基づいて電流変調された駆動信号Ｄｒを各ＶＣＳＥＬ素子に出力することにより、レーザ光Ｌ１を時間変調しつつ、全てのＶＣＳＥＬ素子を並行して発光させる。なお、光源変調部１２１は１つに限らず、処理部１００ａは、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれるＶＣＳＥＬ素子の個数分の光源変調部１２１を有してもよい。
【0175】
内積演算部１２２は、第１蓄積部１１６を参照して、第１蓄積部１１６に蓄積された所定の符号周期の１周期分のデジタル電圧データＤａを取得し、このデジタル電圧データＤａと、符号化部１２０から入力した参照データＲｆと、の内積演算を実行する。内積演算部１２２は、符号化に用いた全ての符号化データを用いて内積演算を行い、内積演算結果を第２蓄積部１２３に蓄積させる。内積演算部１２２は、全ての符号化データを用いて内積演算を行うことにより、符号化データの直交性を利用して、各ＶＣＳＥＬ素子に応じたデジタル電圧データＤａを分離検出できる。
【0176】
【0177】
まず、ステップＳ３３１において、処理部１００ａは、符号化部１２０により、複数の符号化データを生成し、光源変調部１２１を介してＶＣＳＥＬアレイ１のＶＣＳＥＬ素子それぞれに符号化データを割り当てる。また符号化部１２０は、内積演算部１２２に参照データＲｆを出力する。
【0178】
続いて、ステップＳ３３２において、処理部１００ａは、光源変調部１２１により、符号化データに基づいて時間変調した駆動信号ＤｒをＶＣＳＥＬアレイ１へ出力する。駆動信号Ｄｒが印加されたＶＣＳＥＬ素子は、駆動信号Ｄｒに応じてレーザ光Ｌ１を発光する。レーザ光Ｌ１は、レンズ２および凹面ミラー３を経た後、眼球３０により反射されてレーザ光Ｌ４としてフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、受光したレーザ光Ｌ４の光強度に応じた電気信号Ｓｅを処理部１００ａに出力する。
【0179】
続いて、ステップＳ３３３において、処理部１００ａは、フォトダイオード４からの電気信号ＳｅをＩ／Ｖ変換部１１４によりアナログ電圧信号に変換し、その後、Ａ／Ｄ変換部１１５によりデジタル電圧データＤａに変換する。処理部１００ａは、第１蓄積部１１６により、発光したＶＣＳＥＬ素子に対応付けてデジタル電圧データＤａを符号周期１周期分、蓄積する。
【0180】
続いて、ステップＳ３３４において、処理部１００ａは、内積演算部１２２により、第１蓄積部１１６を参照して、第１蓄積部１１６に蓄積された所定の符号周期の１周期分のデジタル電圧データＤａを取得し、このデジタル電圧データＤａと、符号化部１２０から入力した参照データＲｆと、の内積演算を実行する。内積演算部１２２は、符号化に用いた全ての符号化データを用いて内積演算を行い、内積演算結果を第２蓄積部１２３に蓄積させる。
【0181】
続いて、ステップＳ３３５において、処理部１００ａは、推定部１１８により、予めあらかじめ作成された推定モデルを用いて、第２蓄積部１２３に蓄積されたＶＣＳＥＬ素子１１から１６に対応する６つのデジタル電圧データＤａに基づき、視線方向情報Ｅｄを算出する。
【0182】
続いて、ステップＳ３３６において、処理部１００ａは、推定部１１８により取得された視線方向情報Ｅｄを、出力部１１９を介して外部装置に出力する。
【0183】
続いて、ステップＳ３３７において、処理部１００ａは、処理を終了するか否かを判定する。例えば、処理部１００ａは、ユーザによる終了操作入力信号等に応じて終了するか否かを判定できる。
【0184】
ステップＳ３３７において、終了すると判定された場合には（ステップＳ３３７、Ｙｅｓ）、処理部１００ａは処理を終了する。一方、終了しないと判定された場合には（ステップＳ３３７、Ｎｏ）、処理部１００ａは、ステップＳ３３１以降の処理を再度行う。
【0185】
このようにして、処理部１００ａは、眼球３０の傾きに基づく視線方向情報Ｅｄを出力できる。
【0186】
＜視線検出装置１０ａの作用効果＞
以上説明したように、視線検出装置１０ａは、直交性を有する符号によって時間変調されたレーザ光Ｌ１を発するようにＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する光源変調部１２１（制御部）を有する。処理部１００ａは、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて、複数の時間変調されたレーザ光Ｌ４を分離検出する。直交性を有する符号は、例えばアダマール符号である。
以上説明したように、視線検出装置１０ａは、直交性を有する符号によって時間変調されたレーザ光Ｌ１を発するようにＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する光源変調部１２１（制御部）を有する。処理部１００ａは、フォトダイオード４から出力される電気信号Ｓｅに基づいて、複数の時間変調されたレーザ光Ｌ４を分離検出する。直交性を有する符号は、例えばアダマール符号である。
【0187】
視線検出装置１０ａは、レーザ光Ｌ４を分離検出することにより、処理部１００ａの処理時間および処理負荷を低減できる。また、視線検出装置１０ａは、眼球３０に入射させるレーザ光Ｌ４の光強度が小さい場合にも、レーザ光Ｌ４を分離検出することによって背景光の影響を除去できるため、視線検出精度を高く確保することができる。
【0188】
上記以外の効果は、第１実施形態と同様である。
【0189】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る視線検出装置１０ｂについて説明する。
次に、第３実施形態に係る視線検出装置１０ｂについて説明する。
【0190】
＜処理部１００ｂの機能構成例＞
図３６は、本実施形態に係る視線検出装置１０ｂが有する処理部１００ｂの機能構成の一例を示すブロック図である。図３６に示すように、処理部１００ａは、選択部１１１ｂと、切替部１１３ｂを有する。
図３６は、本実施形態に係る視線検出装置１０ｂが有する処理部１００ｂの機能構成の一例を示すブロック図である。図３６に示すように、処理部１００ａは、選択部１１１ｂと、切替部１１３ｂを有する。
【0191】
本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子は、複数のグループにグループ化され、光源変調部１２１は、複数のグループのＶＣＳＥＬ素子がグループごとに発光するように、ＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する。これにより、視線検出装置１０ｂは、並行して発光させるＶＣＳＥＬ素子の数を抑え、眼球３０に入射するレーザ光Ｌの光量を抑制する。
【0192】
ここで、グループは、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子を集団にまとめたものである。例えば、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６を２つのグループにグループ化する場合には、１つ目のグループは、ＶＣＳＥＬ素子１１、１３および１５を含み、２つ目のグループは、ＶＣＳＥＬ素子１２、１４および１６を含む。また、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６を３つのグループにグループ化する場合には、３つのグループは、それぞれ２つのＶＣＳＥＬ素子を含む。なお、このグループを構成するＶＣＳＥＬ素子は１つ以上５つ以下であればよい。
【0193】
符号化データは、各グループに含まれるＶＣＳＥＬ素子の個数分、用意されればよい。異なるグループに属するＶＣＳＥＬ素子同士は、分離検出しなくてもよいため、同じ符号化データが割り当てられてもよい。
【0194】
視線検出装置１０ｂにおけるグループの数、およびＶＣＳＥＬ素子１１から１６それぞれの所属グループは、予め定められている。
【0195】
選択部１１１ｂは、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の各グループの中から、発光させるグループを選択し、選択したグループを示す情報を切替部１１３ｂに出力する。
【0196】
切替部１１３ｂは、選択されたグループに光源変調部１２１から駆動信号Ｄｒを出力するように、光源変調部１２１と各ＶＣＳＥＬ素子との接続を切り替える。切替部１１３ｂは、第１蓄積部１１６にデジタル電圧データＤａが蓄積された後、まだ発光を終えていない別のグループのＶＣＳＥＬ素子に駆動信号Ｄｒを出力するように切り替えることができる。
【0197】
【0198】
まず、ステップＳ３５１において、処理部１００ｂは、選択部１１１ｂにより、ＶＣＳＥＬ素子の各グループのうち、どのグループに属するＶＣＳＥＬ素子を発光させるかを選択し、選択されたグループを示す情報を切替部１１３ｂに出力する。
【0199】
続いて、ステップＳ３５２において、処理部１００ｂは、符号化部１２０により、複数の符号化データを生成し、光源変調部１２１を介してＶＣＳＥＬアレイ１のＶＣＳＥＬ素子それぞれに符号化データを割り当てると共に、内積演算部１２２に参照データＲｆを出力する。
【0200】
続いて、ステップＳ３５３において、処理部１００ｂは、光源変調部１２１により、符号化データに基づいて時間変調した駆動信号ＤｒをＶＣＳＥＬアレイ１へ出力する。駆動信号Ｄｒが印加されたＶＣＳＥＬ素子は、駆動信号Ｄｒに応じてレーザ光Ｌ１を発光する。レーザ光Ｌ１は、レンズ２および凹面ミラー３を経た後、眼球３０により反射されてレーザ光Ｌ４としてフォトダイオード４に入射する。フォトダイオード４は、受光したレーザ光Ｌ４の光強度に応じた電気信号Ｓｅを処理部１００ｂに出力する。
【0201】
続いて、ステップＳ３５４において、処理部１００ｂは、フォトダイオード４からの電気信号ＳｅをＩ／Ｖ変換部１１４によりアナログ電圧信号に変換し、その後、Ａ／Ｄ変換部１１５によりデジタル電圧データＤａに変換する。処理部１００ａは、第１蓄積部１１６により、発光したＶＣＳＥＬ素子に対応付けて、デジタル電圧データＤａを符号周期１周期分、蓄積する。
【0202】
続いて、ステップＳ３５５において、処理部１００ｂは、内積演算部１２２により、第１蓄積部１１６を参照して、第１蓄積部１１６に蓄積された所定の符号周期の１周期分のデジタル電圧データＤａを取得し、このデジタル電圧データＤａと、符号化部１２０から入力した参照データＲｆと、の内積演算を実行する。内積演算部１２２は、符号化に用いた全ての符号化データを用いて内積演算を行い、内積演算結果を第２蓄積部１２３に蓄積させる。
【0203】
続いて、ステップＳ３５６において、処理部１００ｂは、判定部１１７により、ＶＣＳＥＬ素子１１から１６の全てを発光させたか否かを判定する。
【0204】
ステップＳ３５６において、全てのＶＣＳＥＬ素子を発光させていないと判定された場合には（ステップＳ３５６、Ｎｏ）には、処理部１００ｂは、ステップＳ３５１以降の処理を再度行う。この場合には、処理部１００ｂは、まだ発光していないＶＣＳＥＬ素子が属するグループを選択部１１１ｂにより選択し、該グループに属するＶＣＳＥＬ素子を発光させる。
【0205】
一方、ステップＳ３５６において、全てのＶＣＳＥＬ素子を発光させたと判定された場合（ステップＳ３５６、ＹＥＳ）には、ステップＳ３５７において、処理部１００ｂは、推定部１１８により、予めあらかじめ作成された推定モデルを用いて、第２蓄積部１２３に蓄積されたＶＣＳＥＬ素子１１から１６に対応する６つのデジタル電圧データＤａに基づき、視線方向情報Ｅｄを算出する。
【0206】
続いて、ステップＳ３５８において、処理部１００ｂは、推定部１１８により取得された視線方向情報Ｅｄを、出力部１１９を介して外部装置に出力する。
【0207】
続いて、ステップＳ３５９において、処理部１００ｂは、処理を終了するか否かを判定する。例えば、処理部１００ｂは、ユーザによる終了操作入力信号等に応じて終了するか否かを判定できる。
【0208】
ステップＳ３５９において、終了すると判定された場合には（ステップＳ３５９、Ｙｅｓ）、処理部１００ｂは処理を終了する。一方、終了しないと判定された場合には（ステップＳ３５９、Ｎｏ）、処理部１００ｂは、ステップＳ３５１以降の処理を再度行う。
【0209】
このようにして、処理部１００ｂは、眼球３０の傾きに基づく視線方向情報Ｅｄを出力できる。
【0210】
＜視線検出装置１０ｂの作用効果＞
以上説明したように、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子は、複数のグループにグループ化され、光源変調部１２１は、複数のグループのＶＣＳＥＬ素子がグループごとに発光するように、ＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する。
以上説明したように、本実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子は、複数のグループにグループ化され、光源変調部１２１は、複数のグループのＶＣＳＥＬ素子がグループごとに発光するように、ＶＣＳＥＬアレイ１による発光を制御する。
【0211】
例えば、発光させるＶＣＳＥＬ素子の数が多いと、ＶＣＳＥＬアレイ１から眼球３０に入射するレーザ光Ｌ１の光量が増加し、安全性の観点から望ましくない場合がある。視線検出装置１０ｂは、ＶＣＳＥＬアレイ１に含まれる複数のＶＣＳＥＬ素子をグループごとに発光させるため、並行して発光させるＶＣＳＥＬ素子の数を抑え、眼球３０に入射するレーザ光Ｌの光量を抑制できる。これにより、本実施形態では、安全性に優れた視線検出装置１０ｂを提供できる。
【0212】
上記以外の作用効果は、第１および第２実施形態と同様である。
【0213】
［第４実施形態］
次に第４実施形態に係る網膜投影表示装置６０について説明する。図３８は、網膜投影表示装置６０の構成の一例を説明する図である。
次に第４実施形態に係る網膜投影表示装置６０について説明する。図３８は、網膜投影表示装置６０の構成の一例を説明する図である。
【0214】
図３８に示すように、網膜投影表示装置６０は、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）レーザ光源６１と、走査ミラー６２と、平面ミラー６３と、ハーフミラー６４と、画像生成部６５と、視線検出装置１０と、を有する。
【0215】
ＲＧＢレーザ光源６１は、ＲＧＢ３色のレーザ光を時間的に変調して出力する。走査ミラー６２は、ＲＧＢレーザ光源６１からの光を二次元的に走査する。走査ミラー６２は、ＭＥＭＳミラー等である。但し、これに限定されるものではなく、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等、光を走査する反射部を有するものであれば良い。小型化・軽量化の点でＭＥＭＳミラーが有利となる。なお、ＭＥＭＳミラーの駆動方式は、静電式、圧電式、電磁式等の何れであっても良い。
【0216】
平面ミラー６３は、ハーフミラー６４に向けて走査ミラー６２による走査光を反射する。ハーフミラー６４は、入射する光の一部を透過し、一部を眼球３０に向けて反射する。ハーフミラー６４は、凹型の曲面形状を有しており、反射した光を眼球３０の角膜３１の近傍に集束させ、網膜３３の位置で結像させる。これにより、走査光で形成される画像を網膜３３に投影する。図中破線で示されている光６１ａは、網膜３３上に画像を形成する光を表している。なお、ハーフミラー６４は、必ずしも反射光と透過光の光量が１対１にならなくてもよい。
【0217】
視線検出装置１０は、眼球３０の傾き、つまり視線方向のフィードバック信号を画像生成部６５に送信する。
【0218】
画像生成部６５は、走査ミラー６２の振れ角制御機能と、ＲＧＢレーザ光源６１の発光制御機能とを有している。また、画像生成部６５は、視線検出装置１０から視線方向のフィードバック信号を受信する。視線方向のフィードバック信号は、視線方向情報Ｅｄに対応する。視線検出装置１０により検出された視線方向に応じて、走査ミラー６２の振れ角と、ＲＧＢレーザ光源６１の発光を制御し、画像の投影角度、又は画像内容を書き換える。これにより、視線方向の変化に追尾（アイトラッキング）した画像を、網膜３３上に形成することができる。
【0219】
なお、本実施形態では、網膜投影表示装置６０をウェアラブル端末であるヘッドマウントディスプレイとした一例を示したが、網膜投影表示装置６０は、人の頭部に直接装着させるだけでなく、固定部等の部材を介して間接的に人の頭部に装着させるもの（頭部装着型表示装置）であってもよい。また、左右眼用に一対の網膜投影表示装置６０を設けた両眼式の網膜投影表示装置としてもよい。
【0220】
また、本実施形態では、網膜投影表示装置６０が視線検出装置１０を備える構成を例示したが、網膜投影表示装置６０は視線検出装置１０ａまたは１０ｂを備えてもよい。
【0221】
以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0222】
例えば、視線検出装置１０は、仮想現実（ＶＲ）表示装置に利用することもできる。人間の視野は、高解像度で認識できる中心視野と、低解像度で認識する周辺視野に分類される。この性質を利用して、仮想現実画像の中心部を高解像度にしながら、周辺部を低解像度にすることで、仮想現実画像の描画負荷を軽減させる技術を中心窩レンダリングという。特に、視線検出装置と組み合わせることで、使用者の視線に合わせて高解像度の領域を動的に変化させることが可能であり、使用者の視線が動いたとしても、解像度の差による違和感なく仮想現実画像を認識できる。したがって視線検出装置１０を有する仮想現実表示装置は、簡素な構成で中心窩レンダリング技術を実装できる。それによって、軽量かつ低消費電力な仮想現実表示装置を実現でき、使用者が負荷を感じることなく長時間にわたって仮想現実画像を楽しむことができる。
【0223】
対象物は、眼球３０に限定されるものではなく、曲率を有する三次元物体である対象物であれば、本実施形態を適用可能である。例えば上述した実施形態では、眼球３０の傾きを検出する装置を光学装置の一例として示したが、これに限定されるものではない。例えばロボットハンド等に光学装置を実装し、対象物の一例としてのロボットハンドの傾きを検出してもよい。
【0224】
また 眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）の検出する機能を有する検眼装置にも採用する事ができる。検眼装置とは、視力検査、眼屈折力検査、眼圧検査、眼軸長検査など種々の検査を行う事が出来る装置を指す。検眼装置は、眼球に非接触で検査可能な装置であって、被験者の顔を支持する支持部と、検眼窓と、検眼に際し被検者の眼球の向き（視線の向き）を一定にする表示を行う表示部と、制御部と、測定部とを有している。測定部の測定精度を上げるために眼球（視線）を動かさず一点を見つめる事が求められ、被検者は支持部に顔を固定し、検眼窓から表示部に表示される表示物を凝視する。このとき、眼球の傾き位置を検出する際に、本実施形態の眼球の傾き位置検知装置が利用可能である。眼球の傾き位置検知装置は測定の妨げにならないよう、測定部の側方に配置される。眼球の傾き位置検知装置で得られた眼球の傾き位置（視線）情報は、制御部にフィードバックする事が可能で、眼球の傾き位置情報に応じた測定をする事ができる。
【0225】
また、視線検出装置１０は、教育環境で使用することもできる。例えば、筆記試験中のユーザの視線情報から、ユーザがどの試験問題に時間を費やしたかを知ることができる。その情報を基に、教師はユーザの試験結果に対して適切なフィードバックを実施することが可能となる。本発明によって簡素な構成の視線検出装置を提供することで、ユーザの負荷を軽減できる。また、ウェアラブル形態での視線検出が可能であるから、紙媒体の試験用紙、教材に対して上記のような効果を得ることができる。
【0226】
また、視線検出装置１０は、眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する情報に基づきユーザの状態を推定するユーザ状態推定装置にも採用することができる。ユーザ状態推定装置としては、例えば、ユーザの精神的疲労度を推定する疲労度推定装置が挙げられる。本実施形態の構成としては、視線検出装置１０と、視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づき精神的疲労度を推定する疲労度推定部と、を有する。疲労度推定部におけるユーザの精神的疲労度の推定方法としては、例えば、非特許文献（Tseng, V.WS., Valliappan, N., Ramachandran, V. et al. Digital biomarker of mental fatigue. npj Digit. Med. 4, 47 （2021））に記載されている方法が挙げられる。この方法によると、モニタに表示されるオブジェクトの軌跡を目で追いかけるタスクを数分行い、その時の視線の動きを測定することで、精神的疲労度を推定することが可能である。視線検出装置１０を有する疲労度推定装置は、簡素な構成でユーザの精神的疲労度を推定することができる。また、本実施に係る疲労度推定装置は、推定された精神的疲労度に基づき、ユーザに例えば休憩を促す情報を通知する通知手段を有していてもよい。
【0227】
また、その他のユーザ状態推定装置としては、例えば、ユーザの注意度を推定する注意度推定装置が挙げられる。本実施形態の構成としては、視線検出装置１０と、視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づきユーザの注意度を推定する注意度推定部と、を有する。注意度推定部におけるユーザの注意度の推定方法としては、例えば、マイクロサッカードと呼ばれる眼球の微振動を検出し、その発生頻度に基づいてユーザの注度を推定する方法が挙げられる。（非特許文献Pastukhov A, Braun J. Rare but precious: microsaccades are highly informative about attentional allocation. Vision Res. 2010 Jun 11;50(12):1173-84.）によれば、マイクロサッカードは、固視微動（人がある対象物を注視しているときに生じる、振幅±３．０度程度の眼球の微振動）の中でも比較的振幅の大きく、かつ高速な運動であり、人の注意力と相関があることが知られている。視線検出装置１０は、眼球の傾きを高速かつ高精度に測定することができるため、従来の視線検出装置に比べ、マイクロサッカードを高精度に検出することができる。
従って、視線検出装置１０を有する注意度推定装置は、簡素な構成でユーザの注意度を推定することができる。
従って、視線検出装置１０を有する注意度推定装置は、簡素な構成でユーザの注意度を推定することができる。
【0228】
また本実施形態に係る注度推定装置は、運転支援システムに採用することができる。本実施形態の運転システムの構成としては、上述の注意度推定装置と、注意度推定装置により推定された注意度に基づいて移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する。例えば、注意度推定装置により推定されたユーザの注意度が基準より下回る場合、動作制御部は手動運転モードから自動運転モードとするよう移動体、例えば車両の動作モードを制御する。視線検出装置１０を有する運転支援システムは簡素な構成で運転支援を行うことができる。
【0229】
また、本実施形態に係る注度推定装置は、教材や取扱説明書等の出版物の評価に使用することもできる。例えば、注視度推定装置により、ユーザが教材のどの箇所に注意を払い、集中しているかを評価することができる。その結果をもとに教材の内容やレイアウトを改善することができる。本発明によって簡素な構成の視線検出装置を提供することで、ユーザの負荷を軽減できる。また、ウェアラブル形態での視線検出が可能であるから、紙媒体の教材に対して上記のような効果を得ることができる。
【0230】
また、これらの実施形態は、視線検出装置１０で検出された眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する一つの情報を、２つ以上の画像生成部、推定部で利用する構成であってもよい。このような構成とすることで、簡素な構成、かつ小型化を実現することができる。
例えば、視線検出装置１０により検出された眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する情報を、網膜投影表示装置の画像生成部にフィードバック信号として利用しつつ、疲労度推定装置の疲労度推定部での疲労度推定に利用してもよい。
このとき、画像生成部と疲労度推定部は同一の情報処理部に設けられてもよく、別で設けられてもよい。
例えば、視線検出装置１０により検出された眼球の傾きや瞳孔位置（角膜）、または視線方向に関する情報を、網膜投影表示装置の画像生成部にフィードバック信号として利用しつつ、疲労度推定装置の疲労度推定部での疲労度推定に利用してもよい。
このとき、画像生成部と疲労度推定部は同一の情報処理部に設けられてもよく、別で設けられてもよい。
【0231】
また、実施形態は、立体物の傾き検出方法を含む。例えば、立体物の傾き検出方法は、傾き検出装置による傾き検出方法であって、前記傾き検出装置が、複数の発光部により、発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記複数の発光部から並行して発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する。このような立体物の傾き検出方法により、上述した視線検出装置と同様の効果を得ることができる。
【0232】
また、実施形態は、視線検出方法を含む。例えば視線検出方法は、視線検出装置による傾き検出方法であって、前記視線検出装置が、複数の発光部により、発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物によって反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する。このような視線検出方法により、上述した視線検出装置と同様の効果を得ることができる。
【0233】
また、上記で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
【0234】
また上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。
【0235】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 複数の発光部と、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、傾き検出装置である。
＜２＞ 前記複数の発光部は、複数の光を並行して発光する、前記＜１＞に記載の傾き検出装置である。
＜３＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、前記複数の発光部における隣り合う前記発光部同士の前記所定方向に沿った間隔は、いずれも等しい、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の傾き検出装置である。
＜４＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った異なる２つの方向それぞれに沿って並んで設けられている、前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜５＞ 前記受光手段の受光面の幅をｗとし、前記受光手段の受光面での隣接する光のビーム中心間距離をｄとし、前記受光手段の受光面での光のビーム半径をhとした場合に、次式を満足する
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜６＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、前記複数の発光部における隣り合う前記発光部同士の前記所定方向に沿った間隔の長さは、前記受光手段の受光面の前記所定方向に沿った長さよりも短い前記＜１＞から前記＜５＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜７＞ 前記対象物によって反射された光は、前記受光手段に近づくにつれて広がる、前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜８＞ 前記対象物によって反射された光のビーム直径は、前記受光手段の受光面上において、受光面の所定方向に沿った長さよりも長い、前記＜１＞から前記＜７＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜９＞ 直交性を有する符号によって時間変調された光を発するように前記複数の発光部による発光を制御する制御部を有し、前記出力手段は、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、複数の前記時間変調された光を分離検出する、前記＜１＞から前記＜８＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜１０＞ 前記符号はアダマール符号である、前記＜９＞に記載の傾き検出装置である。
＜１１＞ 前記複数の発光部は、複数のグループにグループ化され、前記制御部は、前記複数のグループの前記発光部がグループごとに発光するように、前記複数の発光部による発光を制御する、前記＜９＞または前記＜１０＞に記載の傾き検出装置である。
＜１２＞ 前記＜１＞から前記＜１１＞の何れか１つに記載の傾き検出装置を有し、前記傾き検出装置による眼球の傾きの検出結果に基づいて視線を検出する、視線検出装置である。
＜１３＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する網膜投影表示装置である。
＜１４＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する頭部装着型表示装置である。
＜１５＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する検眼装置である。
＜１６＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する仮想現実表示装置である。
＜１７＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置と、前記視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づき、前記ユーザの状態を推定する状態推定部と、を有するユーザ状態推定装置である。
＜１８＞ 前記推定部は、前記ユーザの眼球の微振動の発生頻度に基づいて前記ユーザの状態を推定する前記＜１７＞に記載のユーザ状態推定装置である。
＜１９＞ 前記ユーザの状態は、前記ユーザの疲労度または注意度のうち少なくとも１つを含む前記＜１７＞または前記＜１８＞に記載のユーザ状態推定装置である。
＜２０＞ 前記＜１７＞から前記＜１９＞の何れか１つに記載のユーザ状態推定装置と、 前記ユーザ状態推定装置により推定された前記状態に基づき、前記ユーザの運転する移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する運転支援システムである。
＜２１＞ 傾き検出装置による傾き検出方法であって、前記傾き検出装置が、複数の発光部により発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、立体物の傾き検出方法である。
＜２２＞ 視線検出装置による視線検出方法であって、前記視線検出装置が、複数の発光部により発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物によって反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、視線検出方法である。
＜１＞ 複数の発光部と、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力する出力手段と、を有し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、傾き検出装置である。
＜２＞ 前記複数の発光部は、複数の光を並行して発光する、前記＜１＞に記載の傾き検出装置である。
＜３＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、前記複数の発光部における隣り合う前記発光部同士の前記所定方向に沿った間隔は、いずれも等しい、前記＜１＞または前記＜２＞に記載の傾き検出装置である。
＜４＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った異なる２つの方向それぞれに沿って並んで設けられている、前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜５＞ 前記受光手段の受光面の幅をｗとし、前記受光手段の受光面での隣接する光のビーム中心間距離をｄとし、前記受光手段の受光面での光のビーム半径をhとした場合に、次式を満足する
｜ｈ－ｗ／２｜≦ｄ≦ｈ＋ｗ／２
前記＜１＞から前記＜４＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜６＞ 前記複数の発光部は、前記複数の発光部の発光面に沿った所定方向に沿って並んで設けられ、前記複数の発光部における隣り合う前記発光部同士の前記所定方向に沿った間隔の長さは、前記受光手段の受光面の前記所定方向に沿った長さよりも短い前記＜１＞から前記＜５＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜７＞ 前記対象物によって反射された光は、前記受光手段に近づくにつれて広がる、前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜８＞ 前記対象物によって反射された光のビーム直径は、前記受光手段の受光面上において、受光面の所定方向に沿った長さよりも長い、前記＜１＞から前記＜７＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜９＞ 直交性を有する符号によって時間変調された光を発するように前記複数の発光部による発光を制御する制御部を有し、前記出力手段は、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、複数の前記時間変調された光を分離検出する、前記＜１＞から前記＜８＞のいずれか１つに記載の傾き検出装置である。
＜１０＞ 前記符号はアダマール符号である、前記＜９＞に記載の傾き検出装置である。
＜１１＞ 前記複数の発光部は、複数のグループにグループ化され、前記制御部は、前記複数のグループの前記発光部がグループごとに発光するように、前記複数の発光部による発光を制御する、前記＜９＞または前記＜１０＞に記載の傾き検出装置である。
＜１２＞ 前記＜１＞から前記＜１１＞の何れか１つに記載の傾き検出装置を有し、前記傾き検出装置による眼球の傾きの検出結果に基づいて視線を検出する、視線検出装置である。
＜１３＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する網膜投影表示装置である。
＜１４＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する頭部装着型表示装置である。
＜１５＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する検眼装置である。
＜１６＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置を有する仮想現実表示装置である。
＜１７＞ 前記＜１２＞に記載の視線検出装置と、前記視線検出装置により検出された視線方向の情報に基づき、前記ユーザの状態を推定する状態推定部と、を有するユーザ状態推定装置である。
＜１８＞ 前記推定部は、前記ユーザの眼球の微振動の発生頻度に基づいて前記ユーザの状態を推定する前記＜１７＞に記載のユーザ状態推定装置である。
＜１９＞ 前記ユーザの状態は、前記ユーザの疲労度または注意度のうち少なくとも１つを含む前記＜１７＞または前記＜１８＞に記載のユーザ状態推定装置である。
＜２０＞ 前記＜１７＞から前記＜１９＞の何れか１つに記載のユーザ状態推定装置と、 前記ユーザ状態推定装置により推定された前記状態に基づき、前記ユーザの運転する移動体の動作を制御する動作制御部と、を有する運転支援システムである。
＜２１＞ 傾き検出装置による傾き検出方法であって、前記傾き検出装置が、複数の発光部により発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物により反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、立体物の傾き検出方法である。
＜２２＞ 視線検出装置による視線検出方法であって、前記視線検出装置が、複数の発光部により発光し、受光手段により、前記複数の発光部により発光され、対象物によって反射された光を受光し、受光した光の光強度に基づく電気信号を出力し、出力手段により、前記受光手段から出力される前記電気信号に基づいて、前記対象物の傾きの検出結果を出力し、前記受光手段は、前記対象物の傾きがほぼ同じである状態において、前記複数の発光部から発光され、前記対象物により反射された複数の光を受光する、視線検出方法である。
【符号の説明】
【0236】
１、１ａ ＶＣＳＥＬアレイ（複数の発光部の一例）
２ レンズ
３ 凹面ミラー
４ フォトダイオード（受光手段の一例）
４１ 受光面
４１１～４１６、４１１ａ～４１７ａ スポット
１０ 視線検出装置（傾き検出装置の一例）
１１～１６、１１ａ～１６ａ ＶＣＳＥＬ素子
１Ａ、１１Ａ～１６Ａ 発光面
３０ 眼球（対象物の一例）
３１ 角膜
１００ 処理部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＳＳＤ
１０５ 光源駆動回路
１０６ Ｉ／Ｖ変換回路
１０７ Ａ／Ｄ変換回路
１０８ 入出力Ｉ／Ｆ
１１１ 選択部
１１２ 光源駆動部
１１３ 切替部
１１４ Ｉ／Ｖ変換部
１１５ Ａ／Ｄ変換部
１１６ 第１蓄積部
１１７ 判定部
１１８ 推定部
１１９ 出力部
１２０ 符号化部
１２１ 光源変調部
１２２ 内積演算部
１２３ 第２蓄積部
Ｄ 間隔
ｅ 重複領域
ｗ 幅
φ 広がり角
Ｄａ デジタル電圧データ
Ｄｒ 駆動信号
Ｅｄ 視線方向情報
Ｓｅ 電気信号
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ４１、Ｌ４１ａ、Ｌ４２ レーザ光
Ｑ 集光位置
Ｒｆ 参照データ
２ レンズ
３ 凹面ミラー
４ フォトダイオード（受光手段の一例）
４１ 受光面
４１１～４１６、４１１ａ～４１７ａ スポット
１０ 視線検出装置（傾き検出装置の一例）
１１～１６、１１ａ～１６ａ ＶＣＳＥＬ素子
１Ａ、１１Ａ～１６Ａ 発光面
３０ 眼球（対象物の一例）
３１ 角膜
１００ 処理部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＳＳＤ
１０５ 光源駆動回路
１０６ Ｉ／Ｖ変換回路
１０７ Ａ／Ｄ変換回路
１０８ 入出力Ｉ／Ｆ
１１１ 選択部
１１２ 光源駆動部
１１３ 切替部
１１４ Ｉ／Ｖ変換部
１１５ Ａ／Ｄ変換部
１１６ 第１蓄積部
１１７ 判定部
１１８ 推定部
１１９ 出力部
１２０ 符号化部
１２１ 光源変調部
１２２ 内積演算部
１２３ 第２蓄積部
Ｄ 間隔
ｅ 重複領域
ｗ 幅
φ 広がり角
Ｄａ デジタル電圧データ
Ｄｒ 駆動信号
Ｅｄ 視線方向情報
Ｓｅ 電気信号
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ４１、Ｌ４１ａ、Ｌ４２ レーザ光
Ｑ 集光位置
Ｒｆ 参照データ
【先行技術文献】
【特許文献】
【0237】
【特許文献1】米国特許第１０２１３１０５号明細書
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】