JP2749818B2 - 視線検出装置 - Google Patents

視線検出装置

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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2213/00Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B2213/02Viewfinders
    • G03B2213/025Sightline detection

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は使用者もしくは被験者の視線方向を検出する
視線検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
カメラ等の精密機器の多機能化に伴い、カメラ等の精
密機器に入力すべき情報量はますます増加している。例
えば従来のカメラでは撮影者が押しボタンスイッチやダ
イヤル式スイッチを操作して情報を入力しているが、入
力すべき情報の種類が増えると操作が煩雑になり易い。
また最近のカメラは焦点検出装置付のものが主流にな
って来ている。しかしながら現在使われているカメラで
は測距域が画面中央に固定されているため、主被写体を
画面中央から外した配置は取り難く、その様な場合は装
置に習熟を要する。この様な場合に対処するため複数の
測距域を設定することが提案されているが、撮影者が望
む測距域を迅速に指定できる入力手段が求められてい
る。
更に観察装置、例えば顕微鏡で被検物を観察する場
合、よく見たい部位が画面の隅に位置する場合、観察光
路の一部の部材を偏倚させて光路を曲げるか、被検者と
顕微鏡対物との相対位置を調製し直す必要がある。この
様な場合、両手を使うことなく見たい部位を画面中心に
移動できれば誠に都合がよい。
既に視線で情報入力を行うカメラの提案が特開昭61−
61135号で行われているが、視線を光学的に検出する方
法には、“Accurate two−dimensional eye tracker us
ing first and forth Purkinje images"出展Journal of
the Optical Society of America,vol.63,No.8,page92
1(1973)に報告されている第1,第4プルキンエ像を用
いて検出する方法、特開昭61−172552号に開示されてい
る第1プルキンエ像と瞳孔中心を用いて検出する方法等
がある。しかしながら、これらの方法で直接検出される
のは、眼球の光軸である。人間の視線(視軸)方向は眼
球光軸に対して鼻側(右目であれば左側、左目であれば
右目)に5゜〜7゜程度ずれているので、正確な視線方
向を検出するためにはこのずれを補正しなくてはならな
い。
したがって、視線検出を行う際には、視線検出対象眼
が右目であるか、左目であるかを予め決めておく必要が
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述のように、使用者もしくは被験者は検出対象眼が
右目であるか、左目であるかを決定し、その結果を使用
者もしくは被験者が予め装置に入力しなくては、正確な
視線検出ができないものであった。
本発明の目的は視線検出対象眼が右目であるか、左目
であるかを予め決めることなく、どちらの眼で視線検出
を行ったとしても正確な視線検出が可能な視線検出装置
を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 視線検出対象眼が右目であるか、左目であるかを判別
する判別手段を有し、該判別手段の判別結果に応じて、
視線と眼球光軸の偏差の補正を変更する制御手段を有す
ることにより、視線検出対象眼が右目であるか、左目で
あるかを予め決めることなく、どちらの眼で視線検出を
行ったとしても正確な視線検出が可能になる。
〔実施例〕
以下、第1図から第3図を使用して本発明の実施例を
説明する。付番1乃至5は眼球光軸検出系を構成する。
1は接眼レンズで、可視光透過・赤外光反射のダイクロ
イツクミラー1aが斜設されており、光路分割器を兼ねて
いる。2は正レンズ、3はハーフミラーで、ハーフミラ
ー3による一方の光路には照明光源としての赤外発光ダ
イオード4が配され、他方の光路には光電素子列5が配
される。光電素子列5は通常は、図面垂直方向に1次元
的に光電素子が並んだデバイスを使うが、必要に応じて
二次元に光電素子が並んだデバイスを使用する。
発光ダイオード4は正レンズ2の焦点位置に配して観
察眼を平行光が照明する様に定め、また光電素子列5は
正レンズ2に関して所定位置の眼の瞳孔近傍と共役に定
めるのが一法である。
次に、101は撮影レンズ、102はクイツクリターン(Q
R)ミラー、103は表示素子、104はピント板、105はコン
デンサーレンズ、106はペンタダハプリズム、107はサブ
ミラー、108は多点焦点検出装置である。
多点焦点検出装置の説明は本発明理解のために必要な
いため概略に止める。第1図(B)に描く様に、撮影レ
ンズ101の予定結像面近傍に配され、夫々測距域を決め
る複数のスリツトを有する視野マスク110と各スリツト
内の像に対してフイールドレンズの作用を果たすレンズ
部材111を近接配置し、更にスリツト数に応じた再結像
レンズの組112と光電素子列の組113を順置する。スリツ
ト,フイールドレンズ,再結像レンズの組、そして光電
素子列の組はそれぞれ周知の焦点検出系を構成する。
撮影レンズ101を透過した被写体光の一部はQRミラー1
02によって反射してピント板104近傍に結像する。ピン
ト板104の拡散面で拡散した被写体光はコンデンサレン
ズ105,ペンタダハプリズム106、接眼レンズ1を介して
アイポイントに導かれる。ここで表示素子103は例えば
偏光板を用いない2層タイプのゲスト−ホスト型液晶素
子で、フアインダ視野内の測距域(焦点検出装置)を表
示するものである。
また、撮影レンズ101を透過した被写体光の一部は、Q
Rミラー102を透過し、サブミラー107で反射してカメラ
本体底部に配置された多点焦点検出装置108に導かれ
る。さらに多点焦点検出装置108の選択した位置の焦点
検出情報に基づいて、不図示の撮影レンズ駆動装置によ
り撮影レンズ101の繰り出し(もしくは繰り込み)が行
なわれ、焦点調節が行なわれる。
本発明に係る眼球光軸検出装置は正レンズ2から光電
変換素子列5までの外に信号処理回路109の一部を成す
眼球光軸検出回路を有している。ただしこの回路はマイ
クロコンピユータのソフトで実行される。レンズ2の焦
点距離の位置に配置された赤外発光ダイオード4から発
光する赤外光はハーフミラー3を透過後、レンズ2によ
って平行光となる。
図中上方から接眼レンズ1に入射した赤外平行光はダ
イクロイツクミラー1aにより反射されアイポイント近傍
に位置する観察者の眼球を照明する。
眼球を照明する赤外光のうち角膜の第1面で反射した
光は再び接眼レンズ1に入射し、ダイクロイツクミラー
で反射されレンズ2によって収斂した後、ハーフミラー
3で反射され光電素子列5上に像(第1プルキンエ像
(赤外発光ダイオード4の虚像)の投影像)を形成す
る。また、眼球を照明する赤外光のうち角膜を透過し、
水晶体の第2面で反射した光は水晶体内で1度結像(第
4プルキンエ像(赤外発光ダイオード4の実像))後、
角膜を透過し再び接眼レンズ1に入射する。さらに赤外
光はダイクロイツクミラーで反射され、レンズ2によっ
て収斂しながら、ハーフミラー3で反射され光電素子列
5上に像を形成する。ここで、角膜の第1面と水晶体の
第2面の曲率中心と、眼球の回転中心とはそれぞれ一致
しないため眼球が回転している場合、光電素子列5上に
投影された第1プルキンエ像と第4プルキンエ像とは異
なる位置に発生する。この時の2像の間隔は眼球光軸の
回転角の関数であるため、光電素子列5上の2像の位置
より眼球光軸検出回路109において眼球光軸の回転角が
検出される。
第2図は一眼レフカメラの背面図、第3図は本発明に
係る注視点検出装置(視線検出装置)のブロツク図であ
る。
第2図において1は接眼レンズ、その近くに設けられ
た6,7は赤外発光ダイオード、8,9は光電素子である。
判別手段としての眼球判別装置は、赤外発光ダイオー
ド6,7、これら赤外発光ダイオード6,7と組を成す光電素
子8,9及び信号処理回路の一部を成す眼球判別回路12よ
り構成されている。ここで、眼球判別装置はカメラ本体
の電源投入時あるいは、注視点検出装置の動作初期にの
み動作するものである。今観察者が右目でフアインダー
の接眼レンズ1をのぞきながら注視点検出装置を動作さ
せると、接眼レンズ1の左右に配置された赤外発光ダイ
オード6と7より夫々赤外光が発光される。例えば赤外
発光ダイオード6より発光した赤外光は観察者の顔面
(略鼻の部分)で反射して光電素子8に入射する。その
様な場合、赤外発光ダイオード7の発光方向には観察者
の顔面等の反射体がないため光電素子9には赤外光は入
射しない。ここで光電素子8,9は赤外光に対してのみ受
光感度があるように設定されており、外光の影響を除去
している。眼球判別回路12においては光電素子8と光電
素子9の出力を比較して出力の小さい光電素子(本実施
例では光電素子7)に対応した眼球(本実施例では右
目)で観察者はフアインダをのぞいていると判別し、そ
の眼球判別情報を視軸補正回路13に伝送する。
制御手段としての視軸補正回路13においては、眼球光
軸検出装置において検出された眼球の光軸情報と眼球判
別装置において判別された眼球判別情報に基づいて、眼
球の視軸(視線)の補正を行なう。すなわち眼球光軸の
回転角θ0,眼球光軸と視軸のズレ角θδ例えば6゜、眼
球判別情報k(例えば時計回りの方向を正とすると右目
の場合k=1、左目の場合k=0)とすると、眼球の視
軸θは θ=θ+(−1)・θδ と補正される。
さらに注視点検出回路14においては、フアインダ光学
系の光学定数ならびに、眼球の視軸及び眼球光軸検出装
置11において検出される眼球光軸検出光学系の光軸に対
する眼球の平行シフト量に基づいて、注視点が算出され
る。ここでフアインダ内での注視点が予め限定されてい
る場合は、注視点と眼球の視軸,光軸及び平行シフト量
とを対応させた記憶手段を設け、前記眼球の視軸,光軸
及び平行シフト量が検出されると、それらに対応した注
視点を記憶手段から読み出すという方法を用いてもかま
わない。
注視点検出回路14によって検出された注視点情報は、
例えば、表示素子103と多点焦点検出装置108に伝送され
る。表示素子103においては、観察者が注視した場所を
フアインダ内に表示し、注視点の確認を行なう役割を果
たす。
また、多点焦点検出装置108においては、観察者が注
視した点の焦点検出が行なわれ、注視被写体に対して焦
点調節が行なわれる。
本実施例においては、注視点検出装置を多点焦点検出
装置108の情報入力手段とした例を示したが、多点測光
装置の測光ポイント入力手段、撮影モード(プログラム
モード,シヤツタスピード優先モード,絞り優先モード
等)の切り換え手段として用いるのも有効である。
また本実施例において、眼球判別装置に赤外発光ダイ
オートと光電素子とを用いて眼球判別を行なう例を示し
たが、圧電体の送受波素子を用いて眼球判別を行なって
もかまわない。
第4図〜第5図は他の例で、第4図は一眼レフカメラ
の背面図、第5図は注視点検出装置のブロツク図であ
る。
1は接眼レンズ、10は眼球情報入力スイツチである。
眼球情報入力スイツチ10は、一眼レフカメラの背面の接
眼レンズの横に配置されている。
眼球情報入力スイツチ10は次の3つのステートをとり
うるように設定されている。すなわち、 注視点検出装置を作動させない:オフ・ステート 右目でフアインダをのぞき注視点検出装置を作動さ
せる:オン・ステート 左目でフアインダをのそぎ注視点検出装置を作動さ
せる:オン・ステート 観察者が眼球情報入力スイツチ10をもしくはの注
視点検出装置を作動させるオン・ステートに設定する
と、その信号は眼球光軸検出装置の眼球光軸検出回路11
に伝送される。前記信号に基づいて眼球光軸検出回路11
において、赤外発光ダイオード4から観察者の眼球にむ
けて赤外光を発光させるとともに、光電素子列5上に投
影された第1,第4プルキンエ像の位置より眼球光軸の回
転角θ及び眼球の眼球光軸検出光学系の光軸に対する
平行シフト量を検出する。
視軸補正回路13においては、眼球光軸検出装置におい
て検出された眼球の光軸情報θと眼球情報入力スイツ
チ10において入力された眼球情報kに基づいて眼球の視
軸の補正を(1)式のように行なう。
さらに、注視点検出回路においては、フアインダ光学
系の光学定数、ならびに、眼球の視軸及び眼球の平行シ
フト量に基づいて注視点が算出される。
また眼球情報入力スイツチ10がの注視点検出装置を
作動させないオフ・ステートに設定されると、観察者の
注視点検出は実行されないため、カメラの動作モード
(例えば撮影モード,多点焦点検出モード,多点測光モ
ード等)は、それ以前のモードに固定あるいは基準モー
ドに固定される。あるいはのステートが設定される
と、手動による動作モード入力状態に設定されてもかま
わない。
〔効 果〕
以上説明したように、本発明は視線検出対象眼が右目
であるか、左目であるかを判別する判別手段を有し、該
判別手段の判別結果に応じて、視線と眼球光軸の偏差の
補正を変更する制御手段を有することによって、視線検
出対象眼が右目であるか、左目であるかを予め決めるこ
となく、どちらの眼で視線検出を行ったとしても正確な
視線検出が可能になる。
また、前記判別手段は使用者もしくは被験者の顔の位
置を検出することによって前記視線検出対象眼が右目で
あるか、左目であるかを判別することによって、簡単な
構成でありながら確実な判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は光学断面図、(B)は斜視図。第2図は
正面図。第3図はブロツク図。第4図は正面図。第5図
はブロツク図。 1……接眼レンズ 2……レンズ 3……ハーフミラー 4,6,7……赤外発光ダイオード 5……光電素子列 8,9……光電素子 11……眼球光軸検出回路 12……眼球判別回路 13……視軸補正回路 14……注視点検出回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】視線検出対象眼が右目であるか、左目であ
    るかを判別する判別手段を有し、該判別手段の判別結果
    に応じて、視線と眼球光軸の偏差の補正を変更する制御
    手段を有することを特徴とする視線検出装置。
  2. 【請求項2】前記判別手段は使用者もしくは被験者の顔
    の位置を検出することによって前記視線検出対象眼が右
    目であるか、左目であるかを判別することを特徴とする
    請求項1記載の視線検出装置。
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