JP2676870B2 - 注視点検出手段を有した光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は注視点検出手段を有した光学装置に関し、例
えばカメラのような光学装置において撮影系による被写
体像が形成されている観察面上の観察者（撮影者）が観
察している位置（領域）、所謂注視点を観察者の眼球の
網膜面上に投影したパターンを利用して検出するように
した注視点検出手段を有した光学装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来より観察者が観察面上のどの位置を観察している
かを検出する所謂視軸に相当する注視点を検出する装置
が種々と提案されている。

例えばJournal of Optical Society of America,vol.
63,No.8,921頁以下（以下「公知例」という。）や特開
昭61−172552号公報においては、光源からの光束を被検
眼の前眼部へ投射し、角膜あるいは水晶体からの反射光
に基づく反射像であるプルキンエ像の結像状態を利用し
て視軸（注視点）を求めている。

観察者の被検眼の視線の方向（注視点）を検出するこ
とにより、例えば一眼レフカメラにおいては撮影者がピ
ント面上のどの位置を観察しているかを知ることができ
る。

これは例えば自動焦点検出装置において測距点を画面
中心のみならず画面内の複数箇所に設けた場合、観察者
がそのうちの１つの測距点を選択して自動焦点検出を行
うとする場合、その１つの選択入力する手間を省き観察
者が観察している点を測距点と見なし、該測距点を自動
的に選択して自動焦点検出を行うのに有効である。

この他測光において画面内のどの領域を重点的に測光
するかを観察者が観察しているピント面上の領域、所謂
注視点を検出して、該領域を充填的に測光するスポット
測光や部分測光等の評価測光を行う場合に有効である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら公知例１の装置は眼球の角膜と強膜を照
明する照明手段と強膜と虹彩の境目から反射されてくる
光束を受光する受光手段とから構成される視線検出手段
と被検者の眼球との相対的位置関係を一定にしなければ
視線を精度良く求めることができない。又、視線検出手
段と眼球との関係を予め設定した状態にしなければなら
ない為、操作性が悪く、しかも眼球の光軸の傾きしか求
められないという問題点があった。

又、特開昭61−172552号公報は装置と眼球との関係は
任意で、眼球の光軸が求められる。しかしながら瞳孔部
領域からの反射率と虹彩部領域からの反射率との差が小
さい為、瞳孔中心の検出が難しく、視軸の検出精度が低
下すること。又、視線の角度の大きさによっては瞳孔と
虹彩の境界付近に角膜からの反射光が発生して瞳孔中心
が検出できなくなること、更に眼球形状、大きさ等の個
人差により視線の検出精度が低下してくるという問題点
があった。

本発明は観察者が観察面上のどの位置を観察している
か、即ち観察者の注視点を検出手段と観察者の眼球との
相対的位置関係にとらわれず、又個人差によらず、更に
装置全体の複雑化を防止しつつ常に高精度に検出するこ
とのできる注視点検出手段を有した光学装置の提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は所定のパターンを観察者の眼球の網膜上に投
影する投影手段と、該網膜を照明する照明手段と、該網
膜上に形成されたパターンを検出する検出手段と該検出
手段からの出力信号により該網膜上に形成されたパター
ンの結像位置関係を求め、これより観察者の注視点を求
める処理手段とを有していることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の光学系を展開した要部
概略図である。

第２図は第１図の第１実施例を一眼レフカメラに適用
したときの要部概略図、第３図は第１図の眼底の網膜上
に形成されたマスクのパターン像の説明図である。

第１図において101は眼球、１は角膜、２は虹彩、３
は網膜で後述するマスクのパターンが形成されている。
４は中心窩でここに形成される観察点が注視点に相当し
ている。５は乳頭である。角膜１、虹彩２、不図示の水
晶体等を以下「眼球系」という。10は光源で例えば観察
者に対して不感である赤外光を放射している発光ダイオ
ード等から成っている。25は投光レンズであり、光源10
からの光束を集光しマスク９を照射している。マスク９
は例えば液晶素子等から成り矩形状の３つの遮光領域
ａ、ｂ、ｃが等間隔に配置されたパターンより成ってい
る。23は投影レンズ、26は視度補正レンズで光軸上移動
可能となっている。22は接眼レンズでありその内部には
ハーフミラー面22aが設けられている。本実施例では各
要素23、26、22によりマスク９のパターンを網膜３上に
投影している。

24は検出レンズであり網膜３上に投影されたマスク９
のパターン像をイメージセンサ６面上に結像している。

本実施例では光源10からの赤外光は投光レンズ25で集
光され、投影レンズ23、視度補正レンズ26そして接眼レ
ンズ22を介して眼球の角膜１に入射し、虹彩２近傍に集
光した後、網膜３を照明する。

一方光源10からの光束で投光レンズ25により照明され
たマスク９上の遮光領域ａ、ｂ、ｃのパターンは投影レ
ンズ23、視度補正レンズ26、接眼レンズ22そして眼球系
を介して第３図に示すように網膜３上に結像される。

第３図において網目状の線は血管を表わしており、乳
頭５より端を発し、中心窩４の周辺を包み込むように取
り巻いている。

このとき観察者が観察している観察面（第２図におけ
るピント面40）上の点、所謂注視点の像は網膜３上の中
心窩４近傍に形成される。そして網膜３面上で反射した
マスク９のパターンに基づく赤外光は角膜１より射出
後、ハーフミラー面22aで反射し、検出レンズ24により
イメージセンサー６上にパターン像を結像する。

本実施例ではこのときのイメージセンサ６面上の中心
窩４近傍に形成されるマスク９の遮光領域ａ、ｂ、ｃを
求めることにより観察者の注視点を検出している。

即ち網膜３上の中心窩４近傍にマスク９の遮光領域
ａ、ｂ、ｃのうちどの遮光領域が投影されているかを検
出することにより観察者の注視点を検出している。第３
図においては遮光領域ｂの像b1が中心窩４近傍に投影さ
れている為、マスク９の遮光領域ｂと対応関係にある領
域が注視点である。

次に第１図の注視点検出手段を有した光学装置を一眼
レフカメラに適用した第２図について説明する。

第２図において第１図に示す要素と同一要素には同符
番を有している。

同図において撮影レンズ20による被写体像は跳ね上げ
ミラー30を介してピント板40aのピント面40に投影され
る。そしてピント面40上の被写体をコンデンサーレンズ
21、ペンタダハプリズム33、視度補正レンズ26そして接
眼レンズ22を介して観察している。

本実施例では注視点検出手段のうち照明系はペンタダ
ハプリズム33の上方に配置され、検出手段は接眼レンズ
22の上方に配置されている。

即ち光源10からの赤外光は投光レンズ15を介してマス
ク９を照明する。ここでマスク９は接眼レンズ22に対し
てピント面40と光学的に略等価な位置に設定されてい
る。マスク９の遮光領域ａ、ｂ、ｃは処理手段７によ
り、そのうちの１つが遮光領域、他は透過領域となるよ
うに制御されている。

マスク９の遮光領域は順に投影レンズ23、ダハミラ3
4、ペンタダハプリズム33、視度補正レンズ26、接眼レ
ンズ22を介して不図示の眼球の網膜上に投影される。こ
こでダハミラ34はペンタダハプリズム33のダハ部に接着
され、該接着面において赤外光は選択透過可能なように
ダハミラ34の接着面には誘電体多層膜が形成されてい
る。

眼球の網膜表面で反射した遮光領域パターンに基づく
赤外光は赤外光を対象としたハーフミラー面22aを有し
た接眼レンズ22のハーフミラー面22aによって反射さ
れ、検出レンズ24によりイメージセンサ６上に第３図に
示すように結像される。

本実施例ではマスク９の位置は観察者に対してファイ
ンダ光学系のピント面40の位置と光学的に略等価になる
ように設定されているため、観察者の網膜上に投影され
たマスク９の遮光領域の像が鮮明になるように視度補正
レンズ26により視度補正をしている。即ち網膜上に投影
されたマスク９の遮光領域の像をイメージセンサ６によ
り検出し、その像の鮮鋭度を処理手段７により検知して
いる。また処理手段７は遮光領域の像の鮮鋭度に基づい
て視度補正レンズ26の駆動装置８に信号を与え視度補正
レンズ26の駆動を行なわせる。

このときイメージセンサ６で検出されるマスク９の遮
光領域の像の先鋭度が最も高くなる位置に視度補正レン
ズ26を設定することにより観察者に対する視度補正を行
っている。

そして第１図に示す実施例と同様に網膜上の中心窩に
形成されているマスク９上の遮光領域ａ、ｂ、ｃを求め
ることにより観察者（撮影者）がピント面40上のどの位
置を観察しているかを検出している。

第４図は本発明における注視点検出動作の一実施例の
フローチャートである。

注視点検出開始の支持により処理手段７からの信号に
基づいて光源10が点灯され赤外光が放射されるととも
に、マスク９の遮光領域ａ、ｂ、ｃはまずは透過状態に
設定される。マスク９を透過した赤外光は網膜３を照明
し、該網膜上の像はイメージセンサ６上に形成される。
処理手段７においては該眼底像のうち、血管の通ってい
ない暗領域を検出することにより、中心窩４の位置Y₀を
検知し記憶する。次に処理手段７からの信号に基づいて
マスク９の領域ａが遮光像状態に設定される。イメージ
センサ６上には、領域ａの撮影像a1が形成されその位置
Y_aが検知される。ここで処理手段７において中心窩４の
位置Y₀と像a1の位置が一致すれば注視点情報Ｆはａと設
定され、フィアンダ内における領域ａに対応した領域注
視点と判別される。

また中心窩４の位置Y₀と像a1の位置Y_aが一致しなけれ
ば、マスク９の領域ａは透過状態に設定され今度は領域
ｂが遮光状態に設定される。以下領域ａの場合と同様な
動作を経て注視点判別が行なわれる。領域ｃの場合も同
様である。

第５図は本発明の第２実施例の光学系を展開した要部
概略図である。

第６図は第５図の第２実施例を一眼レフカメラに適用
したときの一実施例の要部概略図である。

第５、第６図において第１、第２図で示した要素と同
一要素には同符番を付している。

本実施例では第１図のマスク９の遮光領域ａ、ｂ、ｃ
の代わりに光源11、12、13を用いた点を除き、基本的に
は第１実施例と同様である。

第５図に示す実施例では不図示のスイッチによる注視
点検出の支持に基づき、処理手段７より光源10に点灯信
号が与えられる。

観察者に対して不感である赤外光を放射するダイオー
ドからなる光源10からの赤外光は投光レンズ25、ハーフ
ミラー32、31、投影レンズ23により眼球の角膜１に入射
し虹彩２近傍で結像後網膜３を照明する。

眼球の網膜３表面で反射した赤外光は投影レンズ23、
ハーフミラー31、検出レンズ24を介してイメージセンサ
６上に結像する。処理手段７においてはイマージセンサ
６上に投影された眼底像のうち、血管の通っていない暗
領域を検出することにより中心窩４の位置Y₀が検知され
記憶される。次に光源10が消灯されるとともに光源11、
12、13が順次点灯される。光源11、12、13の各光源から
の赤外光はハーフミラー32、31、投影レンズ23により角
膜１を介して網膜３上に結像する。さらに網膜３表面で
反射した光源11、12、13の像は投影レンズ23、ハーフミ
ラー31、検出レンズ24を介してイメージセンサ６上に再
結像する。処理手段７において眼底像のどの位置に光源
11、12、13の像が投影されているかを検知し、中心窩４
の位置Y₀と比較が行なわれ、中心窩４上に投影された光
源が見出される。同図においては光源12の網膜３への投
影像を網膜３上の中心窩４の位置が一致する例を示して
おり、光源12に対応した領域を観察者は注視している注
視点であることが検知される。

次に第５図の注視点検出手段を有した光学装置を一眼
レフカメラに適用した第６図について説明する。

第６図においては観察者がダイクロイックミラー面22
aを有する接眼レンズ22を介してピント面40上の被写体
像を観察している。このとき光源11、12、13は一眼レフ
カメラのファインダ光学系のピント面40近傍に設定され
た所定の注視点と光学的に透過になるように配置されて
いる。

そして光源11、12、13が順次点灯され、それらの像は
網膜上に形成される。

このときの光源像をダイクロイックミラー面22a、投
影レンズ23、ハーフミラー31そして検出レンズ24により
イメージセンサ６面上に形成している。そしてイメージ
センサー６により第２図の遮光領域ａ、ｂ、ｃを検出し
たのと同様にして中心窩近傍に形成された光源を検出
し、これにより観察者が観察しているピント面40上の位
置、即ち注視点を検出している。

尚、第２、第６図に示す実施例においてピント板を用
いずに投影レンズによって形成される空中像を観察する
ようにしても良い。

（発明の効果） 本発明によれば所定のパターンを観察者の網膜上に投
影し、該網膜上のパターンの位置関係を検出することに
より観察者が観察面上のどの位置を観察しているか、即
ち観察者の注視点を個人差によらず容易に又、視度補正
レンズを用いれば網膜上に投影されるパターン像のより
鮮鋭なる像が得られ、より高精度に検出することのでき
る注視点検出手段を有した光学装置を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の光学系を展開した要部概
略図である。 第２図は第１図の第１実施例を一眼レフカメラに適用し
たときの要部概略図、第３図は第１図の眼底の網膜上に
形成されたマスク面上のパターン像の説明図である。 第４図は本発明における注視点検出動作の一実施例のフ
ローチャートである。 第５図は本発明の第２実施例の光学系を展開した要部概
略図である。 第６図は第５図の第２実施例を一眼レフカメラに適用し
たときの一実施例の要部概略図である。 図中１は角膜、２は虹彩、３は網膜、４は中心窩、６は
イメージセンサ、７は処理手段、８は駆動装置、９はマ
スク、10〜13は光源、20は撮影レンズ、21はコンデンサ
ーレンズ、22は接眼レンズ、23は投影レンズ、24は検出
レンズ、25は投光レンズ、26は視度補正レンズ、33はペ
ンタダハプリズム、34はダハミラー、40はピント面、で
ある。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のパターンを観察者の眼球の網膜上に
   投影する投影手段と、該網膜を照明する照明手段と、該
   網膜上に形成されたパターンを検出する検出手段と該検
   出手段からの出力信号より該網膜上に形成されたパター
   ンの結像位置関係を求め、これより観察者の注視点を求
   める処理手段とを有していることを特徴とする注視点検
   出手段を有した光学装置。
2. 【請求項２】前記所定のパターンは撮影系による被写体
   像が形成されている観察面と光学的に等価な位置に配置
   されており、前記観察者の注視点を該観察面上の領域よ
   り求めたことを特徴とする請求項１記載の注視点検出手
   段を有した光学装置。
3. 【請求項３】前記検出手段は視度補正レンズを有してお
   り、該視度補正レンズは前記処理手段からの信号に基づ
   き駆動制御されていることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の注視点検出手段を有した光学装置。