JP2787488B2

JP2787488B2 - 視線検出装置

Info

Publication number: JP2787488B2
Application number: JP1310231A
Authority: JP
Inventors: 修進藤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: DE4037907C2; US5428413A; DE4037907A1; JPH03168623A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、例えばファインダーの視野内に複数個の
測距ゾーンを有し、撮影者の視線の向けられた方向にあ
る測距ゾーンに対応する測距用光学系を用いて被写体ま
での距離を測定するカメラのオートフォーカス装置等に
使用される視線検出装置に関するものである。

［従来の技術］従来の視線検出の方法はとしては、例えば特願昭62−
146067号に記載される方法がある。

この方法は、カメラのファインダー内に設けられた複
数の測距ゾーンを選択するために撮影者が注視している
方向を検出するものである。まず、送光系により眼に検
出光を照射し、角膜及び眼底からの反射光をCCDライン
センサで受光してビデオ信号を発生させる。カメラの演
算回路は、出力されたビデオ信号に基づいて瞳孔中心か
ら第１プルキンエ像までの距離を求め、この距離と予め
設定された瞳孔中心から角膜の曲率中心までの距離とに
基づいて眼の回旋角を求める。

撮影者が注視しているファインダー内の座標は、上記
の回旋角から演算され、これに基づいて撮影者が何れの
測距ゾーンに重なる被写体を注視しているかを判断す
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の視線検出装置は、人間の眼の特
性にかかる問題点に関しては何等考慮していない。

問題となる眼の特性の一つに、視軸（視線と同義）と
光軸とのズレがある。第３図はアメリカ合衆国国防総省
編纂によるMIL−HDBK−141から抜粋したものである。こ
の図からも判るように、一般に眼の視軸と光軸とは約５
゜〜７゜の角度差をもっているとされる。

このことは上述したように瞳孔中心と第１プルキンエ
像との相対位置から視線を検出する方法においては、正
確な意味では視線を検出しているのではなく、光軸を検
出していると考えられ、検出された方向は厳密な意味で
は撮影者の注視方向とずれていることとなる。

また、他の問題としていわゆる個体差がある。上記の
角度差は、統計学的な平均値であり、個体差を考えると
実際には更に様々な分布を示すと思われる。他方、視線
を演算する際に使用している瞳孔中心と角膜の曲率中心
までの距離の値自体にも個体差がある。

従って、たとえ視軸と光軸とのズレを補正したとして
も、その補正が一義的であれば、個体差によるズレが残
存する虞がある。

更に、光軸と視軸との差は、撮影者がコンタクトレン
ズを装用している場合に、コンタクトレンズが偏心した
際にも生じることがある。

第４図（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、実測によるビデオ
信号出力を示したものである。被検眼はコンタクトレン
ズを装用した左眼である。図の横軸はCCDラインセンサ
のビット番号、縦軸は光量である。

第４図（ａ）はファインダーの中央Ｘ＝0.00mmの座標
を注視したものであるが、この検出結果に基づいて視線
方向を演算するとＸ＝−4.22mmとなる。また、第４図
（ｂ）はＸ＝−9.00mmの座標を注視したものであるが、
演算結果はＸ＝−13.11mmとなる。更に、第４図（ｃ）
はＸ＝＋9.00mmの座標を注視したものであるが、演算結
果はＸ＝4.67mmとなる。

すなわち、演算結果は、本来出力されるべき理論的な
値と比較して−4mm程度異なる位置を指し示しているこ
ととなる。これらのズレの中に、個体差及びコンタクト
レンズの偏心による影響が占める割合は定かではない
が、少なくとも、結果として光軸が視軸に対しマイナス
側（耳側）に回転していることは理解することができ
る。

［目的］本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、視
軸と光軸との角度差による視線検出のズレを補正すると
共に、撮影者の眼の個体差、あるいはコンタクトレンズ
の偏心に起因する角度差のバラツキを補正することがで
きる視線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］この発明は、上記の目的を達成されるため、眼に対し
て観察光を投光する送光系と、眼からの反射光を受光し
て受光素子上に再結像させる受光系と、受光素子から出
力されるビデオ信号に基づいて視線方向を演算する演算
手段と、眼がファインダー内に設けられた更正点を注視
した際に演算手段からの出力される実測による視線方向
と理論的な視線方向とのズレを更正データとして記憶す
る記憶手段と、演算手段の出力から更正データを差し引
いて視線方向を補正する補正手段とを有することを特徴
とする。

［作用］上記の更正によれば、個体差等をも考慮して眼の光軸
と視軸との角度差による視線方向のズレを補正すること
がてきる。

［実施例］以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、この発明の位置実施例を示した
ものである。

まず、第２図に基づいてこの装置の構成を説明する。

第２図において、40はカメラに取込まれているペンタ
プリグム、41はクイックリターンミラー、42はピント
板、43はコンデンサレンズ、44はファインダールーぺ、
45は撮影者の眼であり、Ax₀はファインダー光学系の光
軸である。

このカメラは、図示を略す３つの測距用光学系を有し
ており、それぞれの測距用光学系が覗く領域に対応する
測距ゾーン80,81,82は、第１図に示したように位置す
る。左右の測距ゾーン80,82の中央には、更正データを
設定するための第１の更正点91（Ｘ＝−dx）と、第２の
更正点92（Ｘ＝＋dx）が設けられている。

視線検出光学系は、ファインダールーぺ44を覗く眼に
向かって検出光を平行光束として出射する送光系46と、
眼の角膜鏡面反射に基づき虚像を形成する検出光を再結
像させる受光系47とを備えている。

送光系46は、赤外光を発生する赤外発光ダイオード4
8、全反射ミラー49、コリメーターレンズ50を備えてい
る。光源48から出射された赤外光は、全反射ミラー49で
反射され、コリメータレンズ50に導かれる。このコリメ
ータレンズ50の出射側の面には、絞り51が設けられてい
る。コリメータレンズ50は光源48から出射された赤外光
を平行光束に変換する機能を有する。

ファインダールーぺ44の眼45が臨む側には、送光系46
の光軸Ax₁と受光系の光軸Ax₂とを共軸とするための共軸
形成用光学部材52が設けられている。この共軸形成用光
学部材52は、反射面53を有する２つのプリズムによりな
る直方体から構成されている。

反射面53は、ここでは、赤外光半透過かつ可視光透過
型である。反射面53が可視光を透過するので、撮影者は
ピント板52に形成された被写体像を見ることができる。
絞り51を通過した平行光束は、反射面53により眼45に向
かう方向に反射され、アイポイントに置かれた撮影者の
眼45に投影される。

撮影者の眼45からは、第１プルキンエ像を形成する角
膜鏡面反射光束と、眼底からの反射光束とが受光系に導
かれる。これらの光束は、共軸形成用光学部材52の反射
面53を通過してファインダールーぺ44に導かれる。

受光系47は、コンペンセータプリズム59、縮小レンズ
60、全反射ミラー61、再結像レンズ62、CCDラインセン
サ63から構成されている。

CCDラインセンサ63と眼45の瞳孔とは、ファインダー
ルーぺ44、縮小レンズ60、再結像レンズ62を介して光学
的に共役とされている。また、第１プルキンエ像を形成
する角膜鏡面反射光束と、眼底からの反射光束たほ、フ
ァインダールーぺ44を通過した後、ペンタプリズム40、
コンペンセータプリズム59、縮小レンズ60、全反射ミラ
ー61を介して再結像レンズ62に導かれ、CCDラインセン
サ63に瞳孔の周縁に対応するシルエットと第１プルキン
エ像とを形成する。

CCDラインセンサ63から出力されるビデオ信号は、増
幅器65に入力され、これにより増幅されてA/D変換器66
に入力される。

A/D変換器66はデジタル出力は、眼からの反射光を示
すビデオ信号として演算手段、補正手段としてのCPU67
に入力され、RAM68に一時的に保存される。

CPU67には、後述する更生データを設定するためのセ
ルフバックの設定スイッチ67aと、設定された更生デー
タを撮影者の別に応じて選択するための選択スイッチ67
bとが接続されている。

特願昭62−146067によれば、ファインダーの光軸から
の視軸の回転角θと瞳孔中心〜第一プルキンエ像間の距
離ｄとは、瞳孔中心〜角膜曲率中心間の距離k1を介し
て、ｄ＝k1・sinθ なる関係が成立するとされる。

これに対し、sinθをテイラー展開し一次の項までで
近似すると、ｄ≒k1・θ となる。

個人差等によるｄのオフセット項としてd0を考慮する
と、ｄ≒k1・θ＋d0 が近似式として与えられる。

上記の近似式の係数k1,d0は（θ,d）の解を２点与え
ることによって確定する。これらの更正データの設定に
ついては後述する。

CPU67は、RAM68が持つビデオ信号に基づいて求めれた
距離ｄと、更正データが記録された記憶手段としてのE²
PROM（Electronically Erasable Programmable Read On
ly Memory:電気的に読み書き自在なメモリ）69から選択
されて読み出された更生データである距離k1及びオフセ
ットd0とに基づいて補正された回旋角θを求める。

そして、CPU67は、回旋角θに基づき撮影者が注視し
ている方向の座標（X,Y）を演算する、 CPU67は、更にこの座標に基づいて撮影者が何れの測
距ゾーンを注視しているかを判断して測距ゾーンの選択
を行う。

何れの測距ゾーンが選択されたのか信号は、駆動回路
70に入力される。駆動回路70は、選択された測距ゾーン
に対応する何れかの測距用光学系のCCDラインセンサ71,
72,73を駆動し、撮影者の意図する被写体までの距離を
測定する。

カメラには、図示せぬ自動合焦装置が設けられてお
り、測定された距離に対して撮影レンズを自動的に合焦
させる。

次に、更正データの設定、選択について説明する。

設定、選択のシーケンスは、カメラに設けられた設定
スイッチ、選択スイッチを操作することにより実行され
る。

前述したように、近似式の係数k1,d0を更正の対象と
する場合、（θ,d）の解を２点与えればこれらの値は確
定する。そこで、撮影者に第１図に示した第１、第２の
更正点91,92を注視させ、この際のビデオ信号出力に基
づいて２点の実測座標を求め、係数を決定する。なお、
設定操作前には、係数のデフォルト値として平均値、あ
るいは理論値を設定しておく。

更正データの設定に当っては、撮影者は第１の更正点
91を注視しながら設定スイッチ767aをONする。CPU67
は、その際の実測による注視点の座標を演算する。座標
の演算に当っては、一回の設定時に複数回の検出結果の
平均値を求める構成とし、データの信頼性を高めてい
る。

更に、撮影者は、第２の更正点を注視しながら再度設
定スイッチ67aをONする。これにより、第２の更正点に
ついても上記と同様に座標が演算される。

そして、CPU67は上記の２つの座標を前記の近似式に
代入することにより、２つの式を連立させてその撮影者
固有の係数としてk1,d0を演算し、E²PROMに記憶させ
る。

次に、更正データと撮影者との関連を持たせるため、
メモリ上で更正データと論理上連続する位置に識別コー
ドを記録する。識別コードの入力は、カメラに付属する
スイッチ、あるいは外部接続の入力手段から行う。

なお、上記の手段のように更正点を２点として係数k
1,d0の双方を求めなくとも、距離k1を一般的な平均値と
して固定し、オフセットd0のみを更正データとして設定
することもできる。

この場合には、ファインダー内の更正点を１点とし、
この点を注視した際の実測による注視点の座標を演算す
ると共に、演算結果と更正点の理論上の座標との差を演
算することによってd0を求めることができる。

カメラの使用時には、識別コードによって特定された
更正データから、選択スイッチ67bによって当該撮影者
に対応するデータを選択する。これにより、視線検出の
演算時には、その撮影者に固有の更正データに従って測
定データの補正がなされ、撮影者の個人差により検出の
バラツキを抑え、より正確な視線検出を実行することが
できる。

なお、上記の実施例では、視線検出の補正をＸ軸方向
に関して適用する場合のみ述べたが、Ｙ軸方向に関して
も同様な議論が成り立つことは明白である。その場合に
は更正点が４点（更正データをd0のみとする場合には２
点）必要となる点が異なるのみである。

また、更正点の位置は上述した実施例のように必ずし
も測距ゾーンの内側である必要はない。

更に、上記の実施例ではあらかじめ複数人の更正デー
タを設定し、特定データを選択して使用する構成として
いるが、保存される更正データを１人分のみとし、撮影
者が変わる毎に設定をやり直す構成としてもよい。

［効果］以上説明したように、この発明によれば、更正点を注
視させた時の視線検出演算の結果に基づいて更正データ
を決定することにより、個体差やコンタクトレンズの偏
心によって変化する眼の視軸と光軸との角度差を補正
し、視線検出のズレを補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明に係る視線検出装置の一実
施例を示たものであり、第１図はファインダー視野の説
明図、第２図は装置の概略構成を示す説明図である。第３図は、眼の構造を示す説明図である。第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の視線検出装置の
ビデオ信号出力を示すグラフであり、（ａ）図はＸ＝0.
00mm、（ｂ）図はＸ＝−9.00mm、（ｃ）図はＸ＝＋9.00
mmの点をそれぞれ注視した場合を示している。 46……送光系 47……受光系 67……CPU（演算手段、補正手段） 69……E²PROM（記憶手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】眼に対して観察光を投光すると送光系と、眼からの反射光を受光して受光素子上に再結像させる受
光系と、前記受光素子から出力されるビデオ信号に基づいて視線
方向を演算する演算手段と、眼がファインダー内に設けられた更正点を注視した際に
前記演算手段から出力される実測による視線方向と理論
的な視線方向とのズレを更正データとして記憶する記憶
手段と、前記演算手段の出力から更正データを差し引いて視線方
向を補正する補正手段とを有することを特徴とする視線
検出装置。
【請求項２】前記記憶手段は、複数の更正データを必要
に応じて使い分けるように記憶していることを特徴とす
る請求項１記載の視線検出装置。