Die Erfindung betrifft einen Kamerasucher mit einer Einrichtung
zum Erkennen der Blickrichtung des in den Sucher
blickenden Benutzers, mit einer Lichtquelle zur Lichtabgabe
auf das Auge des Benutzers, einem Bildempfangselement, das
das am Auge des Benutzers reflektierte Licht empfängt, und
einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Blickrichtung aus
dem Signal des Bildempfangselements.
Ein Kamerasucher dieser Art ist aus der US-PS 4 574 314 bekannt.
Diese beschreibt ein Autofokussystem für eine Studio-Fernsehkamera
mit einer Blickrichtungserkennungsvorrichtung,
die eine Scharfeinstellung auf das vom Benutzer betrachtete
Objekt erlaubt. Der Sucher dieser Fernsehkamera ist mit einem
großen Spiegelkasten und einer für die Blickrichtungserfassung
vorgesehenen kleinen Fernsehkamera aufgebaut. Im Betrieb
muß der Benutzer den Kopf möglichst eng an eine am Spiegelkasten
vorgesehene Haube anlegen. Die Lichtquelle, mit der
das zur Blickrichtungserkennung nötige Licht auf das Auge des
Benutzers abgegeben wird, ist außerhalb des Spiegelkastens
angeordnet.
Bei dieser voluminösen Einrichtung ist eine Einstellung auf
den jeweiligen Benutzer nötig, und dieser muß wegen dieser
Einstellung eine stets fest vorgegebene Augenposition einhalten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zur Blickrichtungserkennung
einen Kamerasucher anzugeben, der sich durch sehr
kompakten Aufbau zum Einsatz in fotografischen Kameras eignet
und bei dem keine besonderen Einstellungen auf unterschiedliche
Benutzer nötig sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Kamerasucher der eingangs
genannten Art dadurch, daß ein Okular vorgesehen ist,
durch das das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht auf das
Auge des Benutzers geleitet wird, daß zwischen Okular und
Bildempfangselement vom Okular aus gerechnet in dieser Reihenfolge
eine Verkleinerungslinse und eine Abbildungslinse
angeordnet sind, und daß das am Auge reflektierte Licht durch
das Okular, die Verkleinerungslinse und die Abbildungslinse
auf das Bildempfangselement geleitet und auf diesem abgebildet
wird.
Die Erfindung macht es möglich, alle Teile, die zur Blickrichtungserfassung
erforderlich sind, in den Kamerasucher
einzubauen. Durch die Verkleinerungslinse und die Abbildungslinse
werden kurze Strahlengänge und damit kleine Abmessungen
der Gesamtvorrichtung erzielt. Durch die Verkleinerungslinse
ist es möglich, das Bildempfangselement klein zu halten und
trotzdem Verlagerungen des darauf jeweils erzeugten Bildes
infolge Blickrichtungsveränderungen auszuwerten. Da die
Blickrichtungserfassung durch das Okular des Kamerasuchers
hindurch erfolgt, befindet sich das Auge des Benutzers dabei
stets in der richtigen Position, in der auch das Sucherbild
betrachtet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 bis 14 schematische Darstellungen eines Benutzerauges
bzw. eines optischen Suchersystems zum Erkennen
der Blickrichtung des Auges in Anwendung auf eine
einäugige Spiegelreflexkamera mit automatischer
Scharfeinstellung,
Fig. 15 und 16 schematische Darstellungen der Funktion einer Abbildungslinse
und einer Verkleinerungslinse in dem
optischen System nach Fig. 1 bis 14 und
Fig. 17 und 18 schematische Darstellungen der Verwendung eines
Liniensensors als Bildempfangselement in dem optischen
System nach Fig. 1 bis 14.
Im folgenden wird ein optisches System zum Erkennen der Blickrichtung
des Auges für eine einäugige Spiegelreflexkamera anhand
der Fig. 1 bis 14 beschrieben. Ein Verfahren zum Erkennen
der Blickrichtung ist beispielsweise durch die Druckschrift
"Psychological Physic of Vision" von Mitsuo Ikeda bekannt.
Wenn dieses Verfahren auf eine Kamera angewendet wird,
muß nur die Richtung des Auges des Benutzers festgestellt werden.
Dies bedeutet, daß die Parallelbewegung des Auges relativ
zum Sucher einer Kamera nicht festgestellt werden sollte. Dafür
bestehen die folgenden Gründe. Wenn die Parallelbewegung
des Auges zusammen mit der Augenrichtung festgestellt wird,
so überlagern sich die Informationen über die Augenrichtung
und den Richtungswinkel. Deshalb ist es schwierig, in der
Kamera zu erkennen, welche Zone der Benutzer betrachtet. Wird
ein optisches System zur Auswertung der Blickrichtung verwendet,
mit dem auch die Parallelbewegung ausgewertet werden
kann, so ist der relative Abstand zwischen der optischen Achse
des Suchers der Kamera und dem Drehzentrum eines Augapfels
konstant zu halten. Im Hinblick darauf, daß allgemein Handkameras
verwendet werden, ist dies jedoch unmöglich, da das
Auge gegenüber dem Sucher in seitlicher Richtung immer eine
Relativbewegung erfährt.
Zur Blickrichtungserkennung geht man davon aus,
daß beim Einfall eines parallelen Strahlenbündels
P parallel zur optischen Achse lx auf einen konvexen
Spiegel 230 gemäß Fig. 1 ein Bild der Lichtquelle mit optisch
unendlichem Abstand als Lichtpunkt im Mittelpunkt Q
zwischen dem Krümmungsmittelpunkt R des Spiegels 230 und einem
Schnittpunkt K erzeugt wird, wo die optische Achse lx
die Spiegelfläche schneidet. Wenn das parallele Strahlenbündel
parallel zur optischen Achse lx auf die Hornhaut 232 eines
menschlichen Auges 231 fällt, wie Fig. 2 zeigt, so wird
das Bild der Lichtquelle mit optisch unendlichem Abstand
gleichfalls als Lichtpunkt am Mittelpunkt Q zwischen dem
Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 232 und dem Scheitelpunkt
K′ der Hornhaut erzeugt. Dieser Lichtpunkt wird im
folgenden als erstes Purkinje-Bild PI bezeichnet. In Fig. 2
sind die Pupille 233, die Pupillenmitte 234 und das Drehzentrum S
des Augapfels.
Wenn die optische Achse lx des Strahlenbündels P, das auf die
Hornhaut 232 fällt, mit der Augenrichtung l′x zusammenfällt,
so sind die Pupillenmitte 234, das erste Purkinje-Bild PI,
der Krümmungsmittelpunkt R der Hornhaut 232 und das Drehzentrum
S des Augapfels auf der optischen Achse lx angeordnet.
Von der Kamera aus gesehen ist es unmöglich, das Drehzentrum S
des Augapfels auf der optischen Achse lx des Suchers anzunehmen.
Es sei jedoch angenommen, daß das Drehzentrum S des
Augapfels auf der optischen Achse lx liegt und daß der Augapfel
seitlich um das Drehzentrum S herum gedreht wird. Dann
ergibt sich, wie Fig. 3 zeigt, ein relativer Abstand zwischen
der Pupillenmitte 234 und dem ersten Purkinje-Bild PI.
Nimmt man ferner an, daß das Auge um einen Winkel R gegenüber
der optischen Achse lx gedreht wird, und daß die Länge
der Lotrechten, die von der Pupillenmitte 234 zu dem Lichtstrahl
verläuft, der senkrecht auf die Hornhaut 232 trifft,
mit d bezeichnet wird, so ergibt sich die folgende Beziehung:
d = k₁ · sin R (1)
Dabei ist k₁ der Abstand von der Pupillenmitte 234 zum Krümmungsmittelpunkt
R der Hornhaut 232.
Der Abstand k₁ ist etwa 4,5 mm. Mit H ist ein Schnittpunkt
der zuvor genannten Lotrechten von der Pupillenmitte 234 zu
dem Lichtstrahl P′ bezeichnet, der senkrecht auf die Hornhaut
232 trifft.
Wie aus der vorstehenden Beziehung (1) hervorgeht, kann man
den Drehwinkel R ermitteln, wenn der Abstand k₁ bekannt ist
und die Länge d ermittelt wurde.
Im Hinblick darauf, daß der Schnittpunkt H und das erste
Purkinje-Bild PI auf dem Lichtstrahl P′ liegen, wird das
parallele Strahlenbündel P auf die Hornhaut 232 gerichtet,
und wenn der Lichtstrahl P′′ an der Hornhaut 232 reflektiert
und in Richtung parallel zum einfallenden Strahlenbündel festgestellt
wird und wenn ferner die Beziehung zwischen der Pupillenmitte
234 und dem ersten Purkinje-Bild PI gefunden ist,
so kann der Drehwinkel R des Auges bestimmt werden.
Deshalb wird das parallele Strahlenbündel P auf das Auge gerichtet.
Wenn dann der Umfang 234′ der Pupille als Silhouette
in dem Licht erscheint, das am Augenhintergrund reflektiert
wird, und zusammen mit dem ersten Purkinje-Bild PI auf dem
Bildempfangselement, beispielsweise auf einem lichtempfindlichen
Festkörperelement in der in Fig. 4A und 4B
gezeigten Weise abgebildet wird, so hat das daraus erhaltene
Ausgangssignal eine Spitze an der Stelle, die dem ersten
Purkinje-Bild auf dem Element entspricht. Der Lichtanteil,
der am Augenhintergrund reflektiert wird, führt zu einem
trapezförmigen Verlauf des Signals. Deshalb ergeben sich die
Koordinaten i₁, i₂ entsprechend den Umfangsstellen 234′ der
Pupille durch einen Teilpegelwert SL₁. Dann ergeben sich die
Koordinaten PI₁, PI₂ entsprechend dem ersten Purkinje-Bild PI
durch einen Teilpegelwert SL₂. Eine Differenz d′=PI′-i′
der Koordinaten i′ und PI′ entsprechend
der Pupillenmitte 234 wird aus den folgenden Beziehungen
(2) und (3) berechnet. Wenn die Leistung des auswertenden
optischen Systems dabei m ist, so kann der Abstand d
aus der folgenden Beziehung (4) gefunden werden.
i′ = (i₁=i₂)/2 (2)
PI′ = (PI₁+PI₂)/2 (3)
d = d′/m (4)
Wird ein solches optisches System zum Feststellen der Blickrichtung
verwendet, so kann automatisch diejenige Zone aus
mehreren Zonen des Sucherbildes gefunden werden, die mit dem
Auge betrachtet wird.
Bei der vorstehenden Beschreibung des Prinzips wird die Mitte
einer jeden Koordinate arithmetisch ermittelt. Im Hinblick
auf die Stärke des einfallenden Lichtes kann sie aber auch
durch Mittelwertbildung ermittelt werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems zum Erkennen
der Blickrichtung, das in Verbiindung mit einer Einrichtung
zum automatischen Scharfeinstellen in einer einäugigen
Spiegelreflexkamera einsetzbar ist, wird im folgenden
erläutert.
In Fig. 6 sind das Pentaprisma 240 einer Kamera, ein
Schnellschwenkspiegel 241, eine Fokussierungsplatte 242, eine
Kondensorlinse 243, ein Okular 244, ein Benutzerauge
245 und die optische Achse lx des optischen Suchersystems
dargestellt. Bei diesem Beispiel besteht das
Okular 244 aus zwei Linsen A und B.
Die Kamera enthält ein optisches Auswertesystem 246 zum Erkennen
der Blickrichtung des Auges auf der ihm abgewandten
Seite des Okulars 244, wobei das Pentaprisma 240
zwischen beiden angeordnet ist. In Fig. 6 ist nur das Gehäuse
247 dieses Auswertesystems 246 dargestellt.
Das optische Auswertesystem 246, das ausführlicher in Fig. 7 und 8
gezeigt ist, enthält eine Infrarotlichtquelle 248, beispielsweise
eine Infrarot-Leuchtdiode. Das Infrarotlicht wird auf
das Auge 245 als paralleles Strahlenbündel über einen halbdurchlässigen
Spiegel 249, eine Verkleinerungslinse 250, ein
Kompensationsprisma 251, das Pentaprisma 240 und das
Okular 244 projiziert. Dadurch wird das erste Purkinje-Bild
PI durch Reflexion an der Hornhaut 232 erzeugt. Bei diesem
Beispiel wird Infrarotlicht verwendet, weil der Benutzer
durch die Beleuchtung des optischen Auswertesystems 246 nicht
geblendet werden soll. Ähnlich wird die Verkleinerungslinse
250 verwendet, weil die Länge des optischen Weges des Auswertesystems
246 möglichst kurz sein soll, damit das System
kompakt in der Kamera untergebracht werden kann. Da nur das
parallel zur optischen Achse lx reflektierte Infrarotlicht
genutzt wird, kann die am Auge 245 refelktierte Lichtmenge
als gering vorausgesetzt werden, und das reflektierte Licht
wird in einem möglichst kleinen Bereich
des Bildempfangselements in noch zu beschreibender
Weise abgebildet, wodurch dessen Empfindlichkeit
erhöht
wird.
Aus dem an der Hornhaut 232 des Auges 245 reflektierten Licht
wird das parallel zu dem einfallenden Strahlenbündel verlaufende
Strahlenbündel dem halbdurchlässigen Spiegel 249 über
das Okular 244, das Pentaprisma 240, das Kompensationsprisma
251 und die Verkleinerungslinse 250 zugeführt
und dann über den halbdurchlässigen Spiegel 249 einer Abbildungslinse
252 zugeführt, so daß es auf einem zweidimensionalen
Bildempfangselement 253, beispielsweise einem
CCD-Element, abgebildet wird. Die Abbildungslinse 252 ist gemäß
Fig. 9 mit einer Maske 254 versehen. Diese hat eine
Öffnung 255. Die Öffnungsmitte ist in dem Krümmungsmittelpunkt
Y der Abbildungslinse 252 angeordnet. Der Durchmesser
der Öffnung 255 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ca.
0,2 mm.
Das Auge 245 des Benutzers wird normalerweise auf einen Augenpunkt
gebracht. Das auf dem Bildempfangselement abgebildete
Bild 253 und die Pupille des Auges 245 befinden sich,
wie Fig. 10 zeigt in optisch konjugierter Lage über das
Okular 244, die Verkleinerungslinse 250 und die Abbildungslinse 252.
Auf dem Bildempfangselement 253 wird
der Umfang 234′ der Pupille als Silhouette zusammen mit dem
ersten Purkinje-Bild PI durch das an dem Augenhintergrund reflektierte
Licht abgebildet. Dann wird das Signal des
Bildempfangselements 253, wie Fig. 8 zeigt, mit einem
Verstärker 256 verstärkt, dann mit einem Analog-Digital-Umsetzer
257 in ein digitales Signal umgesetzt und danach vorübergehend
in einem Speicher 259 eines Mikrocomputers 258 gespeichert.
Der Speicher 259 enthält den Abstand k₁, als Information.
Diese Information und die Information aus dem Signal
des Bildempfangselements werden einer arithmetischen
Schaltung 260 zugeführt und dann unter Zugrundelegung
der Beziehungen (1) bis (4) verarbeitet, um den Drehwinkel R
zu ermitteln. Danach wird ein Signal aus dem ermittelten Drehwinkel
R einem Treiberverstärker 261 zugeführt, das angibt,
welche Zone ausgewählt wurde. Wenn das CCD-Element des Autofokussystem,
mit dem Treiberverstärker 261 angesteuert wird, so kann automatisch
für das in der ausgewählten Zone vorhandene Objekt die
Entfernung ermittelt werden.
Wenn der Abstand (die Bildhöhe) in der Darstellung gemäß Fig. 5
von der Mitte Ox des Sucherbildfeldes (der Mitte einer
Fokussierungsplatte) bis zu den Mitten Oy und Oz der Zonen
rechts und links mit y bezeichnet wird und wenn die Brennweite
des Okulars 244 des Suchers f ist, so ergibt
sich folgende Beziehung:
y = f · tan R (5)
Wenn in diese Beziehung (5) die Formel (1) eingesetzt wird,
so ergibt sich:
y = f · d/(k₂ · cos R) (6)
Dies bedeutet, daß y dem Ausdruck d/(k₂ · cos R) proportional
ist. Auch wenn also die Verzerrung eines auf dem
Bildempfangselement 253 erzeugten Bildes beseitigt wird,
kann der Wert y nicht linear aus dem Wert d gefunden werden,
d. h. es ist eine Nichtlinearität vorhanden.
Bei einer Kamera mit 35 mm Brennweite kann die Bildhöhe y
mehrerer Zonen im Hinblick auf Vignettierung usw. höchstens
6 mm bis 9 mm betragen.
Für dieses Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß das optische
Auswertesystem 246 zum Erkennen der Blickrichtung das Bild der
Pupille, das die Nichtlinearität enthält, zu dem Bildempfangselement
253 überträgt, das hinter dem Auswertesystem 246 angeordnet
ist, und daß das Bild dabei nicht verändert wird. Ferner sei
die Länge d, die von dem Bildempfangselement 253 festgestellt
wird, proportional der Bildhöhe y. Sie wird dann lediglich in
der längeren Seite mit 0,7% bis 1,6% der tatsächlichen
Länge d ausgewertet. Deshalb beeinträchtigt dies die Auswahl
der Zone praktisch nicht. Im Hinblick darauf, daß die Genauigkeit
des Systems zum Erkennen der Blickrichtung aber zu verbessern
ist, sollte die Nichtlinearität vorzugsweise nicht
vorhanden sein. In diesem Falle kann sie durch den Mikrocomputer
korrigiert werden. Wenn jedoch die Verzerrung im optischen
System selbst verursacht wird, so wird die Messung ungenau.
Es ist deshalb eine Minimalanforderung, daß die durch
das optische System eingeführte Verzerrung zu eliminieren ist.
Um die sphärische Aberration der Verkleinerungslinse 250 gering
zu halten, hat die Ebene 250a nahe dem Okular
244 eine asphärische Form, und der Brennpunkt der Verkleinerungslinse
250 liegt in dem Krümmungsmittelpunkt Y der
Abbildungslinse 252. Dadurch liegt dann die Öffnung 255 in
dem Krümmungsmittelpunkt Y der Abbildungslinse 252. Man erhält
dadurch ein verzerrungsfreies optisches System, das sich
sehr gut zum Erkennen der Blickrichtung eignet.
Im folgenden wird der Aufbau eines solchen optischen Systems
erläutert.
Zunächst wird der Abstand von der Okularlinse A zu
einem Augenpunkt auf 14,7 mm, die zentrale Dicke der
Okularlinse A auf 4,98 mm, der Krümmungsradius der Ebene
auf der Augenpunktseite der Okularlinse A auf 181,168 mm
konvex, der Krümmungsradius der Ebene der Okularlinse A
auf der Seite der Okularlinse B auf -25,500 mm konvex
und der Brechungsindex der Okularlinse A auf 1,69105
bemessen. Der Abstand zwischen den Okularlinsen A und B
beträgt 3,01 mm auf der optischen Achse lx. Ferner beträgt die
zentrale Dicke der Okularlinse B 4,10 mm, der Krümmungsradius
der Ebene auf der der Okularlinse A zugewandten
Seite -23,860 mm konkav, der Krümmungsradius der Ebene auf der
Seite des Pentaprismas 240 -48,140 mm konvex und der Brechungsindex
der Okularlinse B 1,79175. Ferner beträgt der Abstand
zwischen der Ebene 240a des Pentaprismas 240 und der
Okularlinse B 3,21 mm, die Länge von der Ebene 240a
des Pentaprismas 240 zur Ebene 240b beträgt 28,00 mm auf der
optischen Achse lx, der Krümmungsradius einer jeden Ebene 240a,
240b ist Unendlich, und der Brechungsindex des Pentaprismas 240
beträgt 1,51260. Danach wird der Abstand zwischen der Ebene 251a
des Kompensationsprismas 251 und der Ebene 240b des Pentaprismas
240 auf 0,10 mm und der Abstand zwischen der Ebene 251b
des Kompensationsprismas 251 und der Ebene 240a der Verkleinerungslinse
250 gleichfalls auf 0,10 mm gestellt. Die Länge
der Ebenen 251b und 251a des Kompensationsprismas 251 wird
auf 2,00 mm auf der optischen Achse lx, der Radius der Krümmung
einer jeden Ebene 251a, 251b auf Unendlich und der
Brechungsindex des Kompensationsprismas 251 auf 1,51260 gestellt.
Die Verkleinerungslinse 250 ist so bemessen, daß der Krümmungsradius
der Ebene 250a 12,690 mm (k₃=-3,00) konvex, die
zentrale Dicke 2,00 mm und der Brechungsindex 1,48716 beträgt.
Der Krümmungsradius der anderen Ebene 250b der Verkleinerungslinse
250 beträgt -200,000 mm konvex, und der Abstand
zwischen der Abbildungslinse 252 und der Ebene 250b beträgt
11,48 mm.
Der Krümmungsradius der Ebenen 252a der Abbildungslinse 252
beträgt 1,520 mm konvex, der Krümmungsradius der Ebene 252b
beträgt Unendlich, die zentrale Dicke der Abbildungslinse 252
beträgt 1,52 mm, und der Brechungsindex stimmt mit 1,48716
mit demjenigen der Verkleinerungslinse 252 überein. Da die
Maske 254, deren Öffnungsdurchmesser 0,2 mm beträgt, mit der
Ebene 252b verbunden ist, hat sie zu dieser Ebene den Abstand
Null, und ihre Dicke beträgt 0,04 mm. Der Abstand zwischen
der Maske 254 und der lichtempfangenden Fläche des Bildempfangselements
253 beträgt 1,46 mm. Die Maske 254 und die
lichtempfangende Fläche des Bildempfangselements 253 seien Unendlich,
und die Abstände zwischen den jeweiligen optischen
Elementen seien mit Luft gefüllt.
k₃ ist ein asphärisch-sphärischer Koeffizient und hat den
folgenden Zusammenhang mit dem sagX:
Dabei ist h die Höhe gegenüber der optischen Achse lx und c
der Kehrwert des Krümmungsradius der Verkleinerungslinse 250.
Ist die Verkleinerungslinse 250 nicht asphärisch, so ergibt
sich eine sphärische Aberration, wie Fig. 11 zeigt. Es ist
dann eine Verzerrung gemäß Fig. 12 vorhanden. Wenn jedoch
ein optisches Auswertesystem zum Erkennen der Blickrichtung mit vorstehend
beschriebenem Aufbau vorgesehen ist, so ergibt sich
eine Verbesserung der sphärischen Aberration gemäß Fig. 13.
Gleichfalls ist dann die Verzerrung verbessert, wie Fig. 14
zeigt.
Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
kann auch eine Leuchtdiode entsprechend einer jeden
Zone 17, 26, 27 innerhalb des Sucherbildfeldes vorgesehen
sein, die dann für die jeweils ausgewählte Zone blinkt, um
zu bestätigen, daß dies die von dem Benutzer gewünschte Zone
ist.
Im folgenden wird eine mögliche Verbesserung des optischen Auswertesystems
zum Erkennen der Blickrichtung erläutert, das in einem
optischen Autofokussystem verwendbar
ist.
In dem vorstehend beschriebenen Fall wird ein zweidimensionales
lichtempfindliches Festkörperelement als Bildempfangselement
verwendet. Da die Anordnung dieses Elements zweidimensional ist,
ergibt sich eine relativ lange Zeit zu dessen Abtastung und
Signalverarbeitung. Außerdem verursacht es hohe Kosten. In
dem in Fig. 5 gezeigten Fall mehrerer auf einer geraden
Linie Z angeordneter Zonen 17, 26 und 27 ist es denkbar, einen
eindimensionalen Liniensensor zu verwenden, bei dem das fotoelektronische
Element in einer Richtung orientiert ist, die
derjenigen entspricht, in der die Zonen 17, 26 und 27 angeordnet
sind. Bei Verwendung eines solchen eindimensionalen
Liniensensors treten jedoch die folgenden Probleme auf,
die aus den Fig. 17 und 18 erkennbar sind. In Fig. 18 sind
das Okular 244 des Suchers, eine Abbildungslinse
252 und ein eindimensionaler Linsensensor 102 als Bildempfangselement
dargestellt. Wie in Fig. 17 gezeigt, in der
die optische Achse lx des optischen Systems 246 zum Erkennen
der Blickrichtung, d. h. die optische Achse lx des Okulars
244 und die Augenrichtungsachse l′x zusammenfallen,
werden das Pupillenbild 234 als Silhouette (Umfang) der
Pupille und das erste Purkinje-Bild PI auf dem eindimensionalen
Liniensensor 102 abgebildet. Es kann dann die Blickrichtung
normal festgestellt werden. Wenn jedoch das menschliche Auge 245
in vertikaler Richtung relativ zum Kameragehäuse bewegt wird,
wie es Fig. 18 zeigt, so liegen das Pupillenbild 234 und
das erste Purkinje-Bild PI außerhalb des eindimensionalen
Liniensensors 102. Deshalb ist dann eine Blickrichtung mit
normalen Mitteln nicht mehr feststellbar, worin ein Nachteil
besteht.
Dieser Nachteil wird trotz der Verwendung eines eindimensionalen
Liniensensors mit einem System nach Fig. 15 bzw 16 vermieden.
Bei dem eindimensionalen Liniensensor 102 gemäß Fig. 15 und 16
sind die fotoelektronischen Elemente 102 in einer Richtung angeordnet,
die der Richtung Z entspricht, in der mehrere Zonen
im Sucherbild angeordnet sind. Eine zylindrische Linse dient
als Abbildungslinse 252. Wie Fig. 15 und 16 zeigen, ist eine
Maske 254 auf der flachen Seite der zylindrischen Linse 252
angeordnet. Die Maske 254 ist mit einer Öffnung 255 versehen.
Die Öffnungsmitte ist in dem Krümmungsmittelpunkt Y der Abbildungslinse
252 angeordnet. Die Öffnung 255 hat die Form
eines rechteckförmigen Schlitzes. Dieser Schlitz 255 verläuft
senkrecht zur Anordnungsrichtung der fotoelektronischen Elemente
des eindimensionalen Liniensensors 102. Die Abbildungslinse 252
hat eine sphärische Oberfläche zur Seite des
Okulars 244 hin.
Das Auge 245 des Benutzers ist normalerweise auf dem Augenpunkt
angeordnet, und der eindimensionale Liniensensor 102
und die Pupille befinden sich, wie Fig. 10 zeigt, in optisch
konjugierter Lage zueinander über das Okular
244, die Verkleinerungslinse 250 und die Abbildungslinse
252. Deshalb erhält der eindimensionale Liniensensor 102
das Pupillenbild 234a als Silhouette durch das an dem Augenhintergrund
reflektierte Licht zusammen mit dem ersten
Purkinje-Bild PI. Die Abbildungslinse 252 ist eine zylindrische
Linse und so angeordnet, daß ein vertikal verlängertes erstes
Purkinje-Bild PI und ein Pupillenbild 234a als Silhouette in
Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung des eindimensionalen
Liniensensors 102 in dessen Ebene erzeugt werden. Auch wenn
also das Auge 245 in vertikaler Richtung relativ zum Kameragehäuse
A₁ bewegt wird, wie es Fig. 16 zeigt, so werden zumindest
Teile der Bilder PI und 234a auf dem eindimensionalen
Liniensensor 102 liegen. Da ferner die Öffnung 255 der Maske
254 ein länglicher Schlitz senkrecht zur Anordnungsrichtung
der fotoelektronischen Elemente 102a des eindimensionalen
Liniensensors 102 ist, werden das Pupillenbild 234a und das
erste Purkinje-Bild PI in der Ebene des eindimensionalen
Liniensensors 102 länger in vertikaler Richtung senkrecht zur
Anordnungsrichtung. Deshalb kann die Blickrichtung zuverlässig
festgestellt werden. Wenn das Signal eines jeden fotoelektronischen
Elements 102a des eindimensionalen Liniensensors 102
mit dem Verstärker 256 verstärkt und mit dem Analog-Digital-Umsetzer
257 in ein Digitalsignal umgesetzt und in vorbestimmter
Weise verarbeitet wird, so ist das Ergebnis eine
Größe, die die Blickrichtung angibt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann anstelle einer zylindrischen
Abbildungslinse 252 auch eine torische Linse verwendet
werden.