DE69424511T2

DE69424511T2 - Gerät zur Erfassung der Blickrichtung

Info

Publication number: DE69424511T2
Application number: DE69424511T
Authority: DE
Inventors: Mamoru Miyawaki; Inoue Shunsuke
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-29
Also published as: JPH07128579A; US6104431A; DE69424511D1; EP0657767A1; EP0657767B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung des Betrachters, ein Gerät zur Erfassung der Blickrichtung und eine mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung ausgerüstete, abbildende Einrichtung, beispielsweise eine Kamera, wie eine Einzelbild- oder Videokamera, eine Anzeigeeinrichtung, wie eine Brillenanzeige und so weiter.

Zum Stand der Technik

Viele Vorschläge gibt es zur Technologie, die Schnittstelle zwischen verschiedenen Einrichtungen und Menschen durch Erfassen der Blickrichtung des Menschen zu erleichtern. Darunter ist die Feststellung der Blickrichtung mit einem Gerät als bildgebende Einrichtung relativ leicht, bei der der Mensch auf einen Anzeigebildschirm sieht.
Beispielsweise offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 1-241511 eine Erfindung, die eine Kamera betrifft, die mit einem Blickrichtungsfeststellgerät versehen ist, das kürzlich in Gebrauch genommen wurde. Fig. 12 zeigt ein schematisches Diagramm des Gerätes zur Erfassung der Blickrichtung nach der obigen Anmeldung.
In Fig. 12 bedeutet Bezugszeichen 1 ein Objektiv, das zur Vereinfachung mit einer Einzellinse dargestellt ist, aber bekanntermaßen aus einer Vielzahl von Linsen besteht. Bezugszeichen 2 bedeutet einen Spiegel, der schräg zum Aufnahmestrahlengang oder von diesem zurückgezogen eingestellt wird, abhängig davon, ob die Kamera im Betrachtungs- oder Aufnahmezustand ist. Bezugszeichen 3 bedeutet einen Nebenspiegel, der einen Lichtstrahl reflektiert, der durch den Hauptspiegel 2 nach unten zum nichtdargestellten Kameragehäuse geht. Weiterhin ist 4a ein Verschluß, 4b eine Blende im Objektiv 1, und 4c ist ein Antriebsmechanismus zum Fokussieren der Gegenstandslinse 1 längs der optischen Achse.
Bezugszeichen 5 stellt ein lichtempfindliches Glied dar, das ein Silbersalzfilm ist, eine Festkörper-Bildleseeinrichtung, wie beispielsweise eine CCD oder ein MOS-Bildleser, oder eine Kameraröhre, wie ein Vidicon.
Weiterhin ist 6a eine Entfernungsmessereinheit.
Eine Sucherlinse 9 befindet sich hinter der Austrittsebene eines fünfflächigen Dachprismas 8, um den Strahlengang des Suchers zu ändern, der zum Betrachten einer Fokussierplatte 7 vom Auge 15 des Betrachters dient. Bezugszeichen 10 bedeutet einen optischen Aufspalter, der beispielsweise ein dichroitischer Spiegel zur Infrarotlichtreflexion ist und der sich in der Sucherlinse 9 befindet. Bezugszeichen 11 bedeutet eine Kondensorlinse, 12 einen Strahlaufspalter wie ein Halbspiegel, und 13 eine Beleuchtungsquelle wie eine LED, die vorzugsweise Infrarotlicht (und nahes Infrarotlicht) emittiert. Ein von der Infrarotbeleuchtungsquelle 13 emittierter Lichtstrahl wird zu einen Strahl parallelen Lichts, der sich entlang des Sucherstrahlengangs gemäß dem Vermögen der Kondensorlinse 11 und zur rückseitigen Oberfläche (betrachterseitige Oberfläche) der Sucherlinse 9 ausbreitet. Bezugszeichen 14 bedeutet einen photoelektrischen Wandler.
Durch das Objektiv 1 gelangtes Licht wird vom Hauptspiegel 2 reflektiert, um die Fokussierplatte 7 zu durchlaufen und dann die Reflexion innerhalb des fünfflächigen Spiegelprismas 8 zu wiederholen. Danach tritt das Licht in das Auge 15 des Betrachters ein, der in die Sucherlinse 9 guckt.
Da Oberflächen des menschlichen Auges derartige Änderungen des Brechungsindex aufweisen, wie sie in Fig. 13 gezeigt sind, wird das Beleuchtungslicht abhängig vom Umfang der Indexänderung mit unterschiedlicher Stärke reflektiert. Das heißt, das Licht wird mit Stärken reflektiert, die in der Reihenfolge der Vorderoberfläche der Hornhaut, der Vorderoberfläche und Rückoberfläche der Augenlinse und der rückseitigen Oberfläche der Hornhaut abfallen. Aus den Ergebnissen des Gangs achsennaher Strahlen ist auch ersichtlich, daß in Hinsicht auf die Vorderseite des Augapfels Abschnitte reflektierter Bilder aus den jeweiligen Oberflächen mit Abfall paralleler Strahlen wie in Fig. 14 gezeigt sind. Diese Bilder werden als Purkinje-Bilder bezeichnet, die in der Reihenfolge von der Vorderoberfläche der Hornhaut als ein erstes Purkinje-Bild, ein zweites Purkinje- Bild, .... numeriert sind. Wie aus Fig. 14 ersichtlich, werden die drei Purkinje-Bilder ausschließlich des dritten Bildes unmittelbar nach der dritten Oberfläche konzentriert, das heißt, auf die Vorderoberfläche der Augenlinse, und aus der Untersuchung der Indexänderung, wie beschrieben, haben die Reflexionsbilder die jeweilige Stärke, die in der Reihenfolge des ersten Bildes, des vierten Bildes und des zweiten Bildes abfallen. Da das Beleuchtungslicht, das diese Bilder erzeugt, im Infrarotwellenbereich liegt, ist es für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, wodurch keine Schwierigkeiten bei der Betrachtung des Sucherbildes verursacht werden. Aus diesem Grund ist die Wellenlänge des Beleuchtungslichts vorzugsweise länger als 700 nm, besser noch: länger als 750 nm, das niemals vom menschlichen Auge erkannt wird, ungeachtet der Unterschiede unter den Individuen.
Das vom Auge des Betrachters reflektierte Licht wandert zurück auf dem Weg über den Spiegel 10 und die Linse 11, wird dann vom Halbspiegel 12 reflektiert und danach vom photoelektrischen Wandler 14 empfangen. Es ist vorzuziehen, daß ein Filter zum Sperren des sichtbaren Lichts, aber zum Durchlassen des Infrarotlichts in den optischen Weg geschaltet wird, nachdem das reflektierte Licht vom Sucherweg getrennt ist und bevor es vom photoelektrischen Wandler empfangen wird. Das Filter dient dem Abtrennen reflektierten Lichts aus der Hornhaut vom sichtbaren Licht des Sucherbildes und dem Ziel, daß lediglich das Reflexionslicht zum photoelektrischen Wandeln von Infrarotbeleuchtungslicht in elektrische Signale kommt, das als Lichtsignal signifikant ist. Eine photoelektrische Oberfläche befindet sich an einer solchen Stelle, daß die Gesamtstärke der Linse 11 und der rückwärtigen Oberfläche der Sucherlinse ein Bild in der Nähe der vorderen Oberfläche der Linse bilden, das heißt, ein Bild in der Nähe der Pupille des Auges vom Betrachter. Durch diese Anordnung wird das Reflexionslicht empfangen, während das erste, zweite und vierte Purkinje-Bild fokussiert wird, aber das dritte Purkinje-Bild, ein Betrag des Reflexionslichts, das nicht notwendigerweise schwach ist, wird defokussiert, um so das Licht zu zerstreuen, das einen geringen Beitrag für photoelektrische Signale darstellt.
Als nächstes gilt die Beschreibung dem Prinzip der Arbeitsweise des Teils des Gerätes zur Erfassung der Blickrichtung in diesem Beispiel. Im Gerät von Fig. 12 ist die Infrarotbeleuchtungsquelle 11 eine Punktlichtquelle, und die Position der Beleuchtungspunktlichtquelle 13 ist so eingerichtet, daß Licht an der Position des Bildschirmmittelpunkts auf der Fokussierplatte 7 emittiert wird. Wenn in diesem Falle die optische Achse vom Augapfel des Betrachters die Bildmitte durchläuft, befindet sich die Beleuchtungslichtquelle auf einer Verlängerungslinie des optischen Weges vom Augapfel. Somit werden die Purkinje-Bilder als Punktbilder auf der optischen Achse des Augapfels ausgerichtet. Fig. 15A zeigt das Auftreffen in der Nähe der Pupille vom Augapfel, gesehen von vorn. In der Zeichnung bedeutet Bezugszeichen 41 die Iris, 42 die Pupille und 43 die überlagerten Purkinje-Bilder. Die hellbeleuchtete Iris wird in Ringform betrachtet, und ein heller Fleck der überlagerten Purkinje-Bilder aus den jeweiligen Oberflächen wird in der Mitte der dunklen, kreisförmigen Pupille 42 beobachtet. Wenn sich andererseits der Augapfel nach links oder rechts dreht, um die Blickrichtung in eine versetzte Richtung zu richten, wird das Beleuchtungslicht dort in Hinsicht auf die optische Achse des Augapfels schräg eintreffen. Somit bewegen sich die Purkinje- Bilder von der Pupillenmitte zu den versetzten Stellen. Da des weiteren Richtungen und Beträge der Bewegung unterschiedlich sind, abhängig von den Reflexionsoberflächen, werden eine Vielzahl von Purkinje-Bildern 43, 44, ... von vorn beobachtet. Fig. 15B zeigt diesen Zustand. Wenn die optische Achse des Betrachterauges auf eine Stelle gerichtet ist, die weiter entfernt von der Bildmitte ist, wird die obige Tendenz weiter verstärkt, wie in Fig. 15C gezeigt. Auch wenn das Betrachterauge in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist, werden die Bewegungsrichtungen der Purkinje-Bilder ebenfalls umgekehrt.
Die Blickrichtung kann festgestellt werden, indem diese Bewegung in ein elektrisches Signal umgesetzt und eine Signalverarbeitung ausgeführt wird.
Fig. 16A zeigt ein Beispiel der Lagebeziehung zwischen dem ersten Purkinje-Bild 62, dem vierten Purkinje-Bild 63, der Pupille 61 und einer Anordnung photoelektrischer Wandlerelemente 64, wenn nur eine Horizontalbewegung der Blickrichtung festgestellt wird, und Fig. 16B zeigt in Diagrammform die Ausgangssignale von jeweiligen photoelektrischen Wandlerelementen. Höhere Ausgangssignale auf beiden Seiten stellen die Iris dar, und Signale 65, 66 werden gemäß dem ersten Purkinje-Bild beziehungsweise dem vierten Purkinje-Bild im dunkeln Pupillenabschnitt gewonnen. Die Pupillenmitte wird als Mittelpunkt zwischen Kantenabschnitten 67 und 68 gewonnen. Dann kann die Blickrichtung durch Gewinnen eines Abstandes zwischen der Pupillenmitte und dem ersten oder vierten Purkinje-Bild errechnet werden.
Wenn Vertikal- und Horizontaländerungen erkannt werden sollen, wird eine zweidimensionale Anordnung photoelektrischer Elemente vorbereitet, beispielsweise wie in Fig. 17 gezeigt, wobei Koordinaten des ersten Purkinje-Bildes 62 aus der Anzahl von Spalten 71 und der Anzahl von Zeilen 72 in der photoelektrischen Wandlereinheit bekannt sein können.
Die Verwendung der photoelektrischen Wandlereinheit mit einer zweidimensionalen Anordnung von photoelektrischen Elementen kann die Entwicklung und Verbreitung in vielen Bereichen erwarten lassen, einschließlich nicht nur Kameras, sondern auch anderer Abbildungseinrichtungen.
Das obige herkömmliche Beispiel bedurfte jedoch der Verwendung eines zweidimensionalen Bereichssensors als photoelektrische Wandlereinheit zum Empfangen eines zweidimensionalen Reflexionsbildes vom Augapfel, wodurch die Herstellkosten des Gerätes zur Erfassung der Blickrichtung ansteigen. Des weiteren hat der Flächensensor allgemein folgende Probleme.
(1) Er hat ein feststehendes Musterrauschen (FPN), das Fluktuationen des Ausgangssignals in jedem Bit in einem Dunkelzustand präsentiert. Somit gibt es die Möglichkeit der fehlerhaften Feststellung aufgrund des FPN beim Lesen schwacher reflektierter Signale.
(2) Da die Größe eines jeden Pixels verringert werden muß, ist die Lichtmenge nicht immer ausreichend, wodurch sich die Empfindlichkeit der Lichtempfangselemente wesentlich nachläßt. Somit können schwache Signale kaum genau festgestellt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren und Mittel zum Erfassen der Blickrichtung vor, wodurch die Verwendung eines kostengünstigen 1-Bit-Photosensors, eines Mehr-Bit-Zeilensensors oder eine Kombination dieser möglich wird, ohne daß es der Verwendung eines teuren Flächensensors mit vielen Pixeln als photoelektrische Wandlereinheit bedarf, die im Mittel zum Erfassen der Blickrichtung erforderlich sind, und einer Abbildungseinrichtung mit einem Mittel zum Erfassen der Blickrichtung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Erschaffen eines Verfahrens zum Erfassen der Blickrichtung, eines Mittels zum Erfassen der Blickrichtung und einer Abbildungseinrichtung mit einem derartigen Mittel zum Erfassen der Blickrichtung, das das Auflösungsvermögen zur Feststellung der Blickrichtung verbessern kann.
Eine weitere Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist das Erschaffen eines Verfahrens zum Erfassen der Blickrichtung, eines Mittels zum Erfassen der Blickrichtung und einer Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zum Erfassen der Blickrichtung, das kostengünstig hergestellt werden kann, ohne daß es der Verwendung einer teuren und hochauflösenden photoelektrischen Wandlereinheit bedarf, selbst wenn es in der Auflösung zum Erfassen der Blickrichtung verbessert ist, um so ein System höherer Auflösung zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Erschaffen eines Verfahrens zum Erfassen der Blickrichtung, eines Mittels zum Erfassen der Blickrichtung und einer Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zum Feststellen der Blickrichtung, das hohe Ausgangssignale aus einer photoelektrischen Wandlereinheit aufnehmen kann und das gegenüber Rauschen immun ist.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Erfassen der Blickrichtung, eines Mittels zum Erfassen der Blickrichtung und einer Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zum Erfassen der Blickrichtung, das die Blickrichtung feststellen kann, ohne daß es der Verwendung eines komplexen optischen Systems bedarf, und daß fehlerhafte Feststellungen unter Umständen mit viel Außen- oder Streulicht vermeidet.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Erschaffen eines Verfahrens zum Erfassen der Blickrichtung, eines Mittels zum Erfassen der Blickrichtung und einer Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zum Erfassen der Blickrichtung, wodurch eine weitere Kostensenkung, weitere Gewichtsreduzierung und weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit möglich ist.
Die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichte europäische Patentschrift Nr. EP-A-0602895 offenbart eine Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung eines Beobachterauges, bei dem Licht aus einer Bildanzeige, das vom Auge ebenfalls reflektiert wird, durch das Auge auf photoelektrischen Wandlermitteln beobachtet wird.
Die U. S. Patentanmeldung Nr. US-A-3 864 030 offenbart eine Einrichtung zum Feststellen der Abweichung eines Auges von einer vorbestimmten optischen Achse.
Keines dieser Dokumente gibt eine Lösung für das Problem genauen Messens der Blickrichtung des Auges eines Betrachters in einer effektiven und ökonomischen Weise an.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zur Erfassung der Blickrichtung vorgesehen, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung vorgesehen, wie es im Patentanspruch 10 angegeben ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels;
Fig. 2 ist eine schematische Aufsicht zur Darstellung einer Lichtquelle im ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3A ist eine schematische Ansicht einer Abbildungseinrichtung, bei der das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, und Fig. 3B ist ein schematisches Blockdiagramm derselben;
Fig. 4A ist eine schematische Ansicht einer Abbildungseinrichtung, bei der das Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt werden kann, und Fig. 4B ist ein schematisches Blockdiagramm derselben;
Fig. 5 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 6 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört;
Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer Flüssigkristalltafel im vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9A und 9B sind schematische Aufsichten zur Darstellung eines Aufbaus eines Farbfilters in einer Flüssigkristalltafel im vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 10 ist ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung eines Beispiels einer Ansteuerschaltung in der Flüssigkristalltafel im vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 ist eine Zeittafel zur Darstellung der Ansteuerung einer Flüssigkristalltafel im vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 ist eine Ansicht zur Darstellung eines herkömmlichen Mittels zur Erfassung der Blickrichtung;
Fig. 13 ist eine Ansicht zur Darstellung der Brechungsindexänderungen an jeweiligen Oberflächen im menschlichen Auge;
Fig. 14 ist eine Ansicht, die Positionen von Purkinje- Bildern aus jeweiligen Oberflächen im menschlichen Auge zeigt;
Fig. 15A bis 15C sind Ansichten der Nähe der Pupille vom Augapfel, von vorn gesehen;
Fig. 16A ist eine Ansicht zur Darstellung der Erfassung von Purkinje-Bildern, und Fig. 16B ist eine Ansicht, die Ausgangssignale zeigt; und
Fig. 17 ist eine Ansicht zur Darstellung zweidimensionaler Erfassung von Purkinje-Bildern.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält Beleuchtungsmittel zum Beleuchten eines Auges vom Betrachter, photoelektrische Wandlermittel zum Empfang reflektierten Lichts aus dem Auge des Betrachters und Rechenmittel zum Errechnen einer Rechnung einer Blickrichtung des Betrachters, basierend auf einem Ausgangssignal vom photoelektrischen Wandlermittel, wobei das Beleuchtungsmittel über ein Mittel zum Abtasten des Auges mit Beleuchtungslicht verfügt.
Eine Abbildungseinrichtung der vorliegenden Erfindung hat eine Anzeigeeinheit für einen Betrachter; ein Mittel zum Erfassen der Blickrichtung mit einem Beleuchtungsmittel zur Beleuchtung eines Auges vom Betrachter, ein photoelektrisches Wandlermittel zum Empfang reflektierten Lichts vom Auge des Betrachters und Rechenmittel zum Errechnen der Blickrichtung des Betrachters basierend auf einem Ausgangssignal vom photoelektrischen Wandlermittel; und ein Mittel zum Steuern eines Signals, ausgegeben in die Abbildungseinrichtung oder aus der Abbildungseinrichtung basierend auf Informationen für die Blickrichtung aus dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung.
Ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte der Abtastung eines Auges eines Betrachters mit Beleuchtungslicht aus einem Beleuchtungsmittel zur Beleuchtung desselben, Empfangen reflektierten Lichts vom Auge des Betrachters basierend auf dem Beleuchtungslicht mittels photoelektrischem Wandlermittel synchron mit der Abtastung und Erfassen der Blickrichtung des Betrachters unter Verwendung eines Ausgangssignals aus dem photoelektrischen Wandlermittel und einer Zeitvorgabe der Abtastung.
Die zuvor angegebenen Gegenstände werden mit der vorliegenden Erfindung geschaffen.
Die vorliegende Erfindung kann ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, das ein kostengünstiges photoelektrisches 1-Bit-Wandlermittel verwenden kann, einen kostengünstigen Mehr-Bit-Zeilensensor oder eine Kombination dieser, ohne daß es der Verwendung eines teuren Flächensensors mit einer Vielzahl von Pixeln als photoelektrische Wandlereinheit bedarf, die im Mittel zur Erfassung der Blickrichtung verwendet wird.
Auch kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, das die Auflösung zur Feststellung der Blickrichtung verbessert.
Des weiteren kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Feststellung der Blickrichtung, das mit geringen Kosten erzielt werden kann, ohne daß es der Verwendung einer teuren hochauflösenden photoelektrischen Wandlereinheit bedarf, selbst wenn es eine verbesserte Auflösung zur Feststellung der Blickrichtung hat, um so ein hochauflösendes System zu sein.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, das hohe Ausgangssignale von der photoelektrischen Wandlereinheit aufnehmen kann und immun gegenüber Rauschen ist.
Auch kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, das die Blickrichtung erfassen kann, ohne daß es eines komplexen optischen Systems bedarf, und das eine fehlerhafte Feststellung vermeiden kann, selbst unter Umständen mit viel Außen- oder Streulicht.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung eine Kostensenkung, eine weitere Gewichtsersparnis und eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit bereitstellen.
Die vorliegende Erfindung wird detailliert mit speziellen Ausführungsbeispielen derselben beschrieben. Es ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern daß die vorliegende Erfindung Ausführungsbeispiele und Abwandlungen abdeckt, die den Ersatz von Elementen oder Änderungen der Auslegung innerhalb des geltenden Umfangs umfassen, bei denen die Gegenstände der vorliegenden Erfindung erzielbar sind.

Ausführungsbeispiel 1

Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben, bei denen die vorliegende Erfindung bei einem Sucher einer Videokamera als eine Abbildungseinrichtung verwendet wird.
Fig. 1 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung der Struktur des Suchers vom vorliegenden Ausführungsbeispiel, und Fig. 2 ist eine schematische Aufsicht zur Darstellung einer Lichtquelle, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird.
In Fig. 1 bedeutet Bezugszeichen 101 einen Augapfel eines Betrachters, 102 eine Sucherlinse, 103 einen Halbspiegel, 104 eine Flüssigkristalltafel als Anzeigeeinheit, 105 von hinten einfallendes Licht zur Beleuchtung der Flüssigkristalltafel 104 aus der Rückseite derselben, 106 eine Kondensorlinse, 107 einen Halbspiegel, 108 eine Lichtquelle (Infrarotlichtquelle) zum Emittieren von Beleuchtungslicht, das zur Erfassung der Blickrichtung verwendet wird, 109 eine Kondensorlinse, 110 eine photoelektrische Wandlereinheit und 131 einen Sperrfilter für sichtbares Licht.
Wenn das von hinten einfallende Licht 105 die Flüssigkristalltafel 104 durchläuft, um in den Augapfel einzutreten, kann der Betrachter ein Sucherbild betrachten, das auf der Flüssigkristalltafel 104 durch die Sucherlinse 102 und den Halbspiegel 103 angezeigt wird.
Zur Erfassung der Blickrichtung des Betrachters wird von der Lichtquelle 108 emittiertes Licht durch den Halbspiegel 107 und die Kondensorlinse 106 geführt, um den Halbspiegel 103 zu erreichen. Das Licht wird vom Halbspiegel 103 gebündelt, um den Augapfel 101 durch die Sucherlinse 102 zu beleuchten.
Reflexionslicht, das sich aus der Beleuchtung des Augapfels 101 ergibt, wandert erneut durch die Sucherlinse 102, um den Halbspiegel 103 zu erreichen. Dort wird es erneut vom Halbspiegel 103 umgelenkt, um dann den Halbspiegel 107 zu erreichen. Das Reflexionslicht wird dann vom Halbspiegel 107 umgelenkt, um in das Sperrfilter für sichtbares Licht zu gelangen. Nachdem das Sperrfilter für sichtbares Licht die sichtbaren Lichtkomponenten abgeschnitten hat, die alle anderen Komponenten als das von der Lichtquelle 108 emittierte Licht sind, wird das gefilterte Licht von der Kondensorlinse 109 gebündelt, um in die photoelektrische Wandlereinheit 110 zu gelangen.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann hier das zuvor beschriebene Verfahren der Erfassung der Blickrichtung als grundlegendes Prinzip der Erfassung der Blickrichtung anwenden. Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann nämlich auch die Blickrichtung basierend auf einer Rechenverarbeitung durch exakte Auswahl von Informationen bezüglich des Irisbildes, des Pupillenbildes und der Purkinje-Bilder feststellen, die im Reflexionslicht enthalten sind.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel verwendet die Lichtquelle in der in Fig. 2 gezeigten Weise als Lichtquelle 108 zur Beleuchtung des Augapfels 101. Um zu vermeiden, daß der Betrachter von exzessivem Licht geblendet wird, sollte die Wellenlänge des von der Lichtquelle 108 emittierten Lichts vorzugsweise in einen Wellenlängenbereich ausgewählt werden, der den Augapfel 101 nicht nachteilig berührt, sondern das Liefern einer hinreichenden Lichtmenge ermöglicht. Unter Berücksichtigung dieses Punktes ist die Lichtquelle 108 vorzugsweise eine Infrarotlichtquelle und/oder eine solche mit infrarotnahem Licht. Um für dieses Licht spezifische Wellenlängen anzugeben, ist es wünschenswert, das Licht mit einer Wellenlänge von vorzugsweise nicht weniger als 700 nm zu verwenden, besser sind nicht weniger als 750 nm, oder Licht mit einer Spitze oder einer prinzipiellen Lichtmenge in diesem Bereich.
Die Lichtquelle 108 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der in Fig. 2 gezeigten Weise aufgebaut. Die Lichtquelle 108 setzt sich zusammen aus einer LED-Elementeeinheit, die zweidimensional angeordnet ist, beispielsweise Lichtpunktquellen, die horizontal und vertikal in einer Matrix von 9 · 9 = 81 Elementen angeordnet sind. Eine Gesamtzahl der LED-Elementeeinheit und eine Anzahl vertikaler oder horizontaler Elemente kann erforderlichenfalls geändert werden. Normalerweise verbessert sich das Auflösungsvermögen der Erkennung mit mit einer höheren Anzahl von Elementen. Jede Punktlichtquelle ist eingerichtet, durch Abtastmittel unabhängig von anderen Punktquellen ein- und ausgeschaltet zu werden, beispielsweise durch eine elektrische Schaltung.
Die photoelektrische Wandlereinheit 110 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine mit 1-Bit- oder Mehr-Bit-Pixeln, die beispielsweise CCD oder Photodioden sind.
Als nächstes beschrieben ist das Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Die Punktlichtquellen in der Lichtquelle 108 werden nacheinander ein- und ausgeschaltet, beispielsweise beginnend mit dem Koordinatenpunkt (1, 1), und die Punkte (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), ..., (9, 9) folgen. Strahlen von jeweiligen Lichtquellen durchlaufen die Linsen mit unterschiedlichen Raumwinkeln, so daß sie auf unterschiedliche Punkte auf dem Augapfel 101 auftreffen, um die Abtastung zu bewirken.
Vom Augapfel 101 reflektiertes Licht durchläuft dann den zuvor beschriebenen Weg, um in die photoelektrische Wandlereinheit 110 zu gelangen. Da die Lichtquelle 108 so eingerichtet ist, daß die LED-Elemente nacheinander aufleuchten, wird das Reflexionslicht von den jeweiligen LED-Elementen zeitseriell in die photoelektrische Wandlereinheit 110 gelangen. Die Integration dieser zeitseriellen Reflexionsstrahlen ermöglicht es, ein Augapfelabbild des zu betrachtenden Augapfels 101 ins Visier zu nehmen. Dann kann die Blickrichtung durch Erkennen und Errechnen der Purkinje-Bilder, des Irisbildes und des Pupillenbildes vom Augapfel erfaßt werden.
Bei der Beschreibung eines speziellen Beispiels kann die Mittenposition vom Augapfel 101 durch Gewinnen eines horizontalen Mittelpunktes aus dem Irisabbild oder aus dem Pupillenabbild bestimmt werden, und des weiteren kann die Richtung der Abweichung der Blickrichtung von der Augapfelmitte, das heißt, die Blickrichtung, zusätzlich unter Verwendung der Information bezüglich Feststellpositionen der Purkinje-Bilder gewonnen werden.
Die Reihenfolge der Abtastrichtung der LED-Elemente ist tatsächlich nicht auf die zuvor genannte Reihenfolge beschränkt. Nämlich kann die Hauptabtastung in horizontaler Richtung in der Reihenfolge von (1, 1), (2, 1), (3, 1), ..., (9, 1), (2, 1), (9, 9) ausgeführt werden, oder es kann lediglich ein gewünschter Bereich abgetastet werden, ohne Verwendung aller LED-Elemente für den gesamten Bereich der LED-Elemente.
Da es hier normalerweise leichter ist als bei der Bewegung in der zu erfassenden Blickrichtung, sollte die Abtastung der LED-Elemente vorzugsweise in der Querrichtung in Hinsicht auf den Augapfel ausgeführt werden, weil es normalerweise leichter ist, die Blickrichtung des Sehpunktes des Anzeigebildes in Horizontalrichtung zu erfassen als in Vertikalrichtungen, und weil es obere und untere Augenbrauen und Augenlider vor dem Augapfel 101 gibt, deren Information das Rauschen erhöht, sollte das Abtasten der LED-Elemente vorzugsweise in Querrichtung in Bezug auf den Augapfel ausgeführt werden, wobei die Mittenposition des Augapfels innerhalb kürzerer Zeit feststellbar ist.
Basierend auf dem obigen Aufbau und Verfahren kann das vorliegende Ausführungsbeispiel das Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung und das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung kostengünstig leicht in der Größe reduziert werden und frei von der Beeinflussung von Außenlicht oder dergleichen bereitgestellt werden.
Fig. 3A und 3B zeigen eine schematische Gesamtansicht und ein schematisches Blockdiagramm einer Videokamera 1200 einschließlich einem eingebauten elektronischen Sucher nach der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 3A und 3B hat ein Gehäuse 1201 eine Bildaufnahmeeinheit 1211, eine Aufzeichnungseinheit 1212 und eine Suchereinheit 1216. Beim Betrachten eines Videobildes durch den Sucher zeichnet eine Kamerabedienperson eintreffende Bilder durch das Objektiv in die Aufzeichnungseinheit auf. Bezugszeichen 1213 ist ein Zoomschalter, der das Objektiv ansteuert, um so die Größe der Aufzeichnungsbilder zu ändern. Bezugszeichen 1214 bedeutet ein Zusatzteil zum Halten der Hand der Kamerabedienperson, das ein Band ist und aus Leder oder Plastik besteht. Auch ist eine aufladbare Batterie 1215 als Stromversorgung für das gesamte Gerät eingesetzt.
Im Sucher 1216 sind Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und die Anzeigeeinheit untergebracht, wie sie zuvor anhand Fig. 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Des weiteren hat die Kamera auf jeden Fall eine Steuereinheit 1217 mit einer CPU und einem Speicher zum Steuern der Bildaufnahmeeinheit 1211, eine Suchereinheit 1216 und eine Aufzeichnungseinheit 1212. Licht wird aus der Lichtquelle für die Bildaufnahmeeinheit 1211 für die Suchereinheit 1216, die Aufzeichnungseinheit 1212 und die Steuereinheit 1217 geliefert.
Die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaute Videokamera hat das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, wie es im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wodurch basierend auf der Information bezüglich der erfaßten Blickrichtung die Steuereinheit 1217 feststellen kann, in welche Richtung der Blick gerichtet ist, und die Fokussierposition und Belichtung der Bildaufnahmeeinheit 1211 kann erforderlichenfalls geändert werden. Unter Verwendung der Information bezüglich der Blickrichtung als Schalter kann die Kamera auch eine Steuerung des Aufzeichnungsstarts der Aufzeichnungseinheit 1212 ausführen, eine Änderung der Lichtmenge vom hinten einfallenden Licht für die Anzeigeeinheit im Sucherabschnitt 1216, eine Kontraständerung und so weiter, falls dies erforderlich ist.
Anhand der Fig. 4A und 4B ist des weiteren ein Beispiel beschrieben, bei dem das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf eine HMD (am Kopf getragene Anzeige) angewandt wird, wie sie als Brillenfernseher bekannt ist.
Im Beispiel der in den Fig. 4A und 4B gezeigten HMD arbeitet die Flüssigkristall- Anzeigetafel 104 von Fig. 1 als Anzeigeeinheit zur Anzeige von Bildinformationen, wie das allgemeine Fernsehen.
Fig. 4A ist eine schematische Ansicht einer HMD, und Fig. 4B ist ein schematisches Blockdiagramm derselben.
Ein Grundkörper 1301 hat die Form einer Brille, die zwei Flüssigkristall- Anzeigetafeln hat, die sich an Stellen gemäß den beiden Augen befinden. Abschnitte an den Ohren haben eine hakenförmige Gestalt, und eine Korrekturlinse 1302 ist auf dem oberen Abschnitt des Grundkörpers vorgesehen. Bezugszeichen 1303 bedeutet einen Hauptschalter, der die Stromversorgung ein- und ausschaltet, die durch eine Stromversorgungsleitung 1305 geliefert wird. Bezugszeichen 1304 bedeutet einen Leuchtdichte- Einstellknopf. Videoinformationen werden durch eine Leitung geliefert, gleichermaßen wie bei der Stromversorgung, aus einem nicht dargestellten Wiedergabemittel. Das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich im Grundkörper 1301. Das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung kann für ein jedes der beiden Augen vorgesehen sein, aber das Ziel kann auch voll erreicht werden, selbst wenn nur ein einzelnes Mittel zur Erfassung der Blickrichtung entweder für das linke oder das rechte Auge vorgesehen ist.
Wie in Fig. 4B gezeigt, hat die HMD des weiteren eine Anzeigeeinheit 1306 mit einem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, und die Flüssigkristall- Anzeigetafel und eine Steuereinheit 1307 zum Ausführen einer Rechenoperation bezüglich der Information der Blickrichtung und zum Steuern einer Wiedergabeeinheit 1308 mit Notwendigkeit.
Die obige Anordnung ermöglicht das Umschalten verschiedener Schalter auf der Grundlage der Information bezüglich der Blickrichtung und der Bewegung der Anzeigeinformation gemäß der Bewegung der Blickrichtung.
Die Wiedergabeeinheit kann nicht nur eine Videowiedergabe beinhalten, sondern auch eine Abbildungseinrichtung zur Wiedergabe von Bildinformationen aus einer elektronischen Einrichtung, wie beispielsweise aus einem Computer.
Es erübrigt sich zu sagen, daß die vorliegende Erfindung auf andere Abbildungseinrichtungen als die zuvor genannten angewandt werden kann, auch bei Einzelbildkameras.

Ausführungsbeispiel 2

Als nächstes beschrieben ist ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Glieder mit denselben Bezugszeichen wie jene in Fig. 1 stellen dieselben Glieder wie in Fig. 1 dar, und folglich wird eine detaillierte Beschreibung dieser hier fortgelassen.
Bezugszeichen 501 bedeutet eine Lichtquelle, 502 eine Kondensorlinse und 503 einen beweglichen Spiegel.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel setzt sich das Licht aus der Lichtquelle 501 aus einem einzelnen Element oder einer Zeile von Elementen zusammen, mechanisch abgelenkt zur Abtastung des beweglichen Spiegels 503, wodurch der Augapfel mit Infrarotlicht abgetastet wird.
Nachdem das Infrarotlicht von der Kondensorlinse 502 gesammelt ist, wird es vom Bewegungsspiegel 503 als Abtastmittel reflektiert, um den Halbspiegel 107 und die Kondensorlinse 106 zu durchlaufen, und um dann vom Halbspiegel 103 reflektiert zu werden. Danach gelangt das Licht in den Augapfel 101. Dann läuft Reflexionslicht durch den Weg zurück, wird vom Halbspiegel 107 reflektiert und auf der photoelektrischen Wandlereinheit 110 durch die Kondensorlinse 109 gesammelt.
Von der photoelektrischen Wandlereinheit abgegebene Signale sind dieselben wie jene im ersten Ausführungsbeispiel, und folglich kann hier dasselbe Signalverarbeitungsverfahren für die Erfassung der Blickrichtung verwendet werden.
Die Abtastung vom Bewegungsspiegel 503 kann realisiert werden durch Kombination einer Spule, eines Motors, einer piezoelektrischen Einrichtung und durch ein elastisches Glied, das erforderlichenfalls verwendet wird.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel braucht keine Lichtquelle zu verwenden, die sich aus einer zweidimensionalen Matrix (oder Flächenanordnung) von Elementen zusammensetzt, sondern kann sogar mit einem einzelnen LED-Element erzielt werden, das zur weiteren Kostensenkung beiträgt.
Zusätzlich kann eine Lichtmenge des Abtastlichts volle Stärke haben, wodurch eine weitere Verbesserung bei der Genauigkeit der Erfassung der Blickrichtung möglich wird.
Es erübrigt sich zu sagen, daß das Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, wie es im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, bei verschiedenen Abbildungseinrichtungen anwendbar ist, wie es im Ausführungsbeispiel 1 angegeben ist.

Ausführungsbeispiel 3

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand Fig. 6 beschrieben.
Fig. 6 ist eine schematische strukturelle Ansicht zur Darstellung eines Mittels zur Erfassung der Blickrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. In Fig. 6 bedeutet Bezugszeichen 601 eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung zur Abtastung, und 602 eine Lichtquelle.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkristall-Verschlußanordnung 601 zur Abtastung mit einer einzigen Infrarotlichtquelle 602 benutzt. Anstelle der Abtastung von Infrarotlicht werden nämlich Abtastsignale an die Flüssigkristall-Verschlußanordnung angelegt, um nur Infrarotlicht zu gewünschten Stellen durchzulassen, wodurch der Augapfel abgetastet wird.
Ebenso wie im Ausführungsbeispiel 1 durchläuft das Abtastlicht den Halbspiegel 107 und die Kondensorlinse 106, um vom Halbspiegel 103 reflektiert zu werden und um danach in den Augapfel 101 zu gelangen. Das Reflexionslicht wandert zurück in den zu reflektierenden Weg vom Halbspiegel 107 und wird danach auf die photoelektrische Wandlereinheit 110 gebündelt. Nach der photoelektrischen Wandlung abgegebene Signale sind dieselben wie im Ausführungsbeispiel 1 oder im Ausführungsbeispiel 2, und folglich können dieselben Signalverarbeitungsverfahren hier zur Erfassung der Blickrichtung verwendet werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel enthält keine mechanisch beweglichen Teile zur Abtastung der Lichtquelle, so daß die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden kann. Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann eine weitere Kostensenkung, Gewichtsreduzierung und höhere Genauigkeit erzielen.
Auch kann das vorliegende Ausführungsbeispiel für verschiedene Abbildungseinrichtungen passend verwendet werden, wie zuvor beschrieben.

Ausführungsbeispiel 4

Ein anderes Ausführungsbeispiel, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, ist nachstehend anhand der Fig. 7 bis 11 beschrieben.
Fig. 7 zeigt die schematische Struktur eines optischen Systems im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Infrarotlicht zur Erfassung der Blickrichtung ist als eine Komponente im Spektrum von hinten einfallenden Lichts vorgesehen, das den Augapfel des Betrachters durch eine Flüssigkristalltafel zur Anzeige beleuchtet. Dann durchläuft das Infrarotlicht den Halbspiegel 103 und die Sucherlinse 102, um vom Augapfel 101 reflektiert zu werden. Reflektiertes Licht wandert zurück im vom Halbspiegel 103 zu reflektierenden Weg und wird dann von der Kondensorlinse 106 gesammelt. Danach trifft das Licht auf die photoelektrische Wandlereinheit 110 auf.
Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht der Flüssigkristalltafel im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Es gibt in Schichten angeordnet: einen Flüssigkristall 805, eine obere Elektrode 804 und einen Farbfilter 801 zwischen einem Glas- oder Halbleitersubstrat 807, auf dem Schaltelemente 806 gebildet sind, und ein Glassubstrat 803 gegenüber dem Substrat 807. Das Farbfilter ist in Pixel von einer schwarzen Matrix 802 sektioniert. Die Auslegung des Farbfilters wird als nächstes unter Verwendung der schematischen Aufsichten der Fig. 9A und 9B beschrieben. Es gibt zwei denkbare Fälle: einer, wie er in Fig. 9A gezeigt ist, bei dem Pixel (801a, 801b, 801c) in einer Matrix mit Zeilen und Spalten angeordnet sind; und der andere, der in Fig. 9B gezeigt ist, bei dem die Pixel in einer Delta- Anordnung angeordnet sind. In Fig. 9A werden beispielsweise IR- Pixel (Pixel zum Senden von Infrarotlicht) jeweils zur Anzeige einer Infrarotkomponente als vierte Pixel zusätzlich zu den R-, G- und B-Pixeln hinzugefügt, wie in einer quadratischen Anordnung der vier Pixel. In Fig. 9B sind R-, G- und B-Pixel in Delta-Form angeordnet, und IR-Pixel sind angenähert in einem Verhältnis von einem Pixel zu 16 Pixeln. Wie die IR-Pixel angeordnet sind, ist eine Frage des Auslegens. Es ist auf diese Weise möglich, daß eine andere Anordnung, die sich von jener des vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet, verwendet wird.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Ansteuerschaltung der Flüssigkristalltafel für das Farbfilter von Fig. 9A zeigt.
Gates von Pixeln TFT sind mit Abtastleitungen 805 vom Vertikalschieberegister 810 verbunden, während Source-Elektroden derselben mit jeweiligen Signalleitungen 801 bis 804 für R, G, B und IR durch zugehörige MOS-Schalter als Übertragungstor 806 verbunden sind. Das Schalten eines jeden MOS-Schalters wird durch eine Ausgangsleitung 807 vom Horizontalschieberegister 811 bewirkt. Mit einer Drain-Elektrode eines jeden TFT ist eine Pixelelektrode zum Ansteuern eines Haltekondensators 808 verbunden, um die Ladung zu halten, und eines Flüssigkristalls 809.
Die Bildanzeige wird folgendermaßen ausgeführt. Zuerst werden die TFT der ersten Zeile vom Vertikalschieberegister eingeschaltet. Signale auf den jeweiligen Farbsignalleitungen werden durch die Übertragungstore in die vom Horizontalschieberegister auseinanderfolgend ausgewählten Pixel geschrieben. Dann werden die TFT der ersten Zeile gesperrt. Dieselbe Operation wird in der Reihenfolge der zweiten Zeile, dritten Zeile, ... wiederholt, wodurch Signale sukzessive in Pixel geschrieben werden.
Als nächstes beschrieben ist ein Abtastverfahren mit Infrarotlicht zur Erfassung der Blickrichtung. Die Signalleitung für die IR-Pixel ist getrennt von jenen zur Bildanzeige vorgesehen und über die IR-Übertragungstore 814 mit einem IR- Pixelschieberegister 813 verbunden, und mit dem Horizontalschieberegister 811 durch eine Synchronisierschaltung 812 synchronisiert.
Fig. 11 ist eine Zeittafel von Signalen zum Schreiben in die dritte Zeile der TFT mit IR-Pixeln. Unmittelbar nachdem das Bildsignal einmal in ein IR-Pixel geschrieben ist, wird ein IR- Rücksetztor 814 leitend geschaltet, um die Ladung im Pixel (von ΦIRRS-H-Pegel) zu entladen. Dann wird ein Weißsignal (oder ein Signal, das den Flüssigkristall durchlässig macht) auf die IR- Signalleitung 804 über das IR-Übertragungstor 814 vom IR- Pixelschieberegister geschrieben. Unmittelbar bevor ein nächstes IR-Pixel leitend geschaltet wird, erfolgt erneut das Leitendschalten des IR-Rücksetztors, um so das vorherige IR- Pixel zurückzusetzen, womit eine sukzessive Abtastung mit IR- Licht bewirkt wird.
Die Arbeitsweise der aufeinanderfolgenden Feststellung des Infrarotabtastlichts auf der photoelektrischen Wandlereinheit ist dieselbe wie diejenige bei den anderen Ausführungsbeispielen.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann zum Einstellen der Infrarotlichtquelle Platz sparen, wodurch das Gerät in einer weiter kompakteren Form aufgebaut werden kann, mit reduziertem Gewicht und gesenkten Kosten.
Aus dem zuvor Beschriebenen ist ersichtlich, daß andere Verfahren der Anordnung von IR-Pixeln als im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden können. Auch die Schaltung zum Abtasten mit IR-Licht ist nicht nur auf diejenige im obigen Ausführungsbeispiel beschränkt. Es kann nämlich eine beliebige Schaltung verwendet werden, sofern sie das Abtasten für aufeinanderfolgendes Leitend- und Sperrend-Schalten der Pixel ermöglicht.
Es erübrigt sich zu sagen, daß die MOS-Schalter in der Schaltung leicht in verschiedenen Formen mit PMOS, NMOS oder CMOS und so weiter erzielt werden können.
Wie zuvor beschrieben, kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, das ein kostengünstiges photoelektrisches 1-Bit-Wandlerelement verwendet, einen Mehr-Bit-Zeilensensor oder eine Kombination dieser, ohne daß es der Verwendung teurer Flächensensoren bedarf, die aus einer Vielzahl von Pixeln zusammengesetzt sind, wie die im Mittel zur Erfassung der Blickrichtung verwendete photoelektrische Wandlereinheit.
Auch kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung, und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Feststellung der Blickrichtung, wodurch das Auflösungsvermögen zur Erfassung der Blickrichtung verbessert wird.
Des weiteren kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung bereitstellen, das mit günstigen Kosten ohne dem Erfordernis teurer und hochauflösender photoelektrischer Wandlereinheit zu verwenden ist, selbst wenn es in der Auflösung zur Erfassung der Blickrichtung verbessert ist, um so ein hochauflösendes System zu erhalten.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung schaffen, welches hohe Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlereinheit aufnehmen kann.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung, ein Mittel zur Erfassung der Blickrichtung und eine Abbildungseinrichtung mit dem Mittel zur Erfassung der Blickrichtung schaffen, das die Blickrichtung erfaßt, ohne daß es eines komplexen optischen Systems bedarf, und das eine fehlerhafte Erfassung selbst unter Umständen vermeidet, bei denen es viel Außenlicht oder Streulicht gibt.
Auch kann die vorliegende Erfindung die Kosten weiter senken, das Gewicht weiter reduzieren und die Zuverlässigkeit weiter verbessern.
Es ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern daß zur vorliegenden Erfindung spezielle Abwandlungen und Ersetzungen basierend auf der technischen Lehre der Erfindung umfaßt.
Ein Beispiel der Flüssigkeitstafel vom Transmissionstyp wurde als Flüssigkristalltafel in der Anzeigeeinheit beschrieben, aber die Flüssigkristalltafel ist keineswegs auf den Übertragungstyp beschränkt. Auch kann die Anzeige in der Weise abgewandelt werden, daß die Flüssigkristalltafel durch eine kompakte Kathodenstrahlröhre, durch eine EL-Anzeige, eine Plasmaanzeige und so weiter ersetzt wird. Die Verwendung der Flüssigkristalltafel ist jedoch in Hinsicht darauf vorzuziehen, daß sie eine Farbanzeige ermöglicht, selbst in kompakter Größe, leichtem Gewicht und geringem Stromverbrauch.
Auch die Beleuchtung des Augapfels muß nicht immer durch die Sucherlinse erfolgen, sondern kann realisiert werden durch eine solche Anordnung, daß notwendigerweise Licht aus der Nähe der Sucherlinse hin zum Augapfel emittiert wird.

Claims

1. Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung, mit:

einem Anzeigemittel (104) mit einer Lichtquelle (105) zum Projizieren eines Bildes auf das Auge (101) eines Betrachters; und

einem photoelektrischen Wandlermittel (110) zum Empfangen von vom Auge des Betrachters reflektiertem Licht, wobei die Einrichtung des weiteren über ein Beleuchtungsmittel (108) verfügt, das vom Anzeigemittel getrennt ist und unabhängig von der Lichtquelle zum Bestrahlen des Auges vom Betrachter arbeitet;

wobei das photoelektrische Wandlermittel eingerichtet ist zum Empfang von vom Auge reflektiertem Licht aus dem Beleuchtungsmittel;

und des weiteren ausgestattet ist mit einem Mittel (503, 601) zum Veranlassen des Lichts aus dem Beleuchtungsmittel zur Abtastung des Auges und mit einem Mittel zum Errechnen der Blickachsenausrichtung des Auges auf der Grundlage der Zeit der Abtastung und der Ausgabe vom photoelektrischen Wandlermittel.

2. Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung nach Anspruch 1, deren Beleuchtungsmittel über Lichtemissionselemente verfügt, die zweidimensional angeordnet sind.

3. Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung nach Anspruch 2, deren Lichtemissionselemente LED-Elemente sind und die des weiteren ausgestattet ist mit einem Mittel zum selektiven Ein- und Ausschalten individueller Elemente, um die Abtastung auszuführen.

4. Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung nach Anspruch 1, deren Beleuchtungsmittel ein lichtemittierendes Element oder eine Anordnung lichtemittierender Elemente sowie ein Mittel (106, 107) zum Ablenken des Lichts vom Lichtemissionselement (von den Lichtemissionselementen) auf das Auge des Betrachters enthält.

5. Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung nach Anspruch 4, deren Mittel zum Ablenken ein beweglicher Spiegel (503) ist, wobei die Bewegungen des im Betrieb befindlichen Spiegels das Licht aus dem Beleuchtungsmittel zur Abtastung des Auges vom Betrachter veranlassen.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, deren photoelektrisches Wandlermittel ein Phototransistor oder eine CCD ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren Anzeigeeinheit entweder eine Flüssigkristalltafel, eine CRT, eine EL-Anzeige oder eine Plasmaanzeige ist.

8. Abbildungseinrichtung mit einer Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die des weiteren über ein Steuermittel zum Steuern einer Abbildungseinrichtung auf der Grundlage der von der Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung erzeugten Information über die Ausrichtung der Blickrichtung des Auges vom Betrachter verfügt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, deren Abbildungseinrichtung entweder eine Stehbildkamera, eine Videokamera (1200) oder eine am Kopf befestigte Anzeige (1301) nach Schutzbrillenart ist.

10. Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung, mit den Verfahrensschritten:

Projizieren von Licht aus einem Anzeigemittel (104), das über eine Lichtquelle (105) verfügt, die auf ein Auge des Betrachters strahlt, so daß der Betrachter ein Anzeigebild betrachten kann;

Abtasten des Auges vom Betrachter mit Licht aus einem Beleuchtungsmittel (108), das vom Anzeigemittel getrennt ist und unabhängig von der Lichtquelle arbeitet;

Empfangen von vom Auge des Betrachters reflektiertem Licht durch ein photoelektrisches Wandlermittel (110) aus dem Belichtungsmittel; und

Feststellen der Blickrichtung des Auges vom Betrachter unter Verwendung des Ausgangssignals vom photoelektrischen Wandlermittel und der Zeit der Abtastung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dessen Verfahrensschritt der Abtastung den Verfahrensschritt selektiven Umschaltens einer zweidimensionalen Anordnung von Lichtemissionselementen umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein beweglicher Spiegel (503) Licht aus dem Beleuchtungsmittel auf das Auge reflektiert, und dessen Verfahrensschritt der Abtastung den Verfahrensschritt des Bewegens vom Spiegel umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Steuern der Abbildungseinrichtung, wie beispielsweise einer Stehbildkamera, einer Videokamera oder einer kopfbefestigten Einrichtung nach Schutzbrillenart, auf der Grundlage des Ausgangssignals vom photoelektrischen Wandlermittel und der Zeit der Abtastung erfolgt.