JP2794752B2 - 視軸検出手段を有した光学装置 - Google Patents

視軸検出手段を有した光学装置

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JP2794752B2 JP1064630A JP6463089A JP2794752B2 JP 2794752 B2 JP2794752 B2 JP 2794752B2 JP 1064630 A JP1064630 A JP 1064630A JP 6463089 A JP6463089 A JP 6463089A JP 2794752 B2 JP2794752 B2 JP 2794752B2
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明彦 長野
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    • GPHYSICS
    • 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

Landscapes

  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は視軸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ピント面上の観察者が観察している
注視点方向の軸、所謂視軸(視線)を検出するようにし
た視軸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) 最近のカメラは、その多機能化に伴いカメラに入力す
べき情報量はますます増加している。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。従って、例えばファイ
ンダー視野中の撮影画面周辺に必要な情報を表示してお
き、これらの1つを視線で選択して情報をカメラのマイ
クロコンピュータに入力できる様にすれば使い易くな
る。
また最近のカメラは自動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
は装置に習熱を要する。この様な場合に対処するため複
数の測距域を有し、撮影者が望む測距域を迅速に指定で
きる入力手段を有した光学装置が求められている。
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、被験者と
顕微鏡対物との相対位置を調整し直す必要がある。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例えば特開
昭61−61135号で行われている。又視線を光学的に検出
する方法としては、"Accuratetwo−dimensional eye tr
acker using first and forth Purkinje images"出典Jo
urnal of the Optical Society of America,vol.63,No.
8,page921(1973)に報告されている。
同報告では第1,第4プルキンエ像を用いて視軸を検出
する方法を提案している。
又、特開昭61−172552号では第1プルキンエ像と瞳孔
中心を用いて視軸を検出する方法を提案している。
一般にこれらの方法で直接検出されるのは眼球の光軸
である。実際には網膜の中心を若干外れた黄斑で注視す
ることになるため、眼の視線(注視点方向)は眼球の光
軸に対して鼻側に5o〜7o程度ずれる。この為正確な視線
方向を検出するには眼球光軸を求めた後、このずれ量を
補正する必要がある。
従って、視線を検出する際に、光軸方向に補正を加え
る場合は観察する眼をどちらかに予め例えば右目に決め
ておくことになる。
しかしながら実際は観察者の利目は人によって異なる
し、又観察姿勢によっては逆の目を使う方が具合の良い
場合もある。
そこで本出願人は、特願昭63−108808号公報におい
て、観察系を見ている観察者の眼球の光軸を検出する手
段と、前記眼球が右目と左目のどちらであるかを判別す
る手段と、前記眼球の光軸情報及び前記眼球判別情報よ
り観察者の光軸に関する情報を補正し、注視点を求める
手段とを設け、観察者の眼球が右目又は左目の双方にお
いて正確に視線を求めることが出来る光学装置を提案し
ている。
(発明が解決しようとする問題点) 以上の様に予め定められた眼を使わない場合には視軸
を求める際の補正角度が逆になるため検出結果は大きな
誤差を持つことになる。
本発明は、本出願人が先に提案した特願昭63−108808
号の視軸検出手段を有した光学装置を更に改良し、簡易
な構成により観察者の視軸方向を観察者が右眼又は左眼
のどちらの眼で観察しても高精度に求めることの出来る
視軸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) 本発明の視軸検出手段を有した光学装置は、対象とす
る物体を観察するための観察系と該観察系を介して該物
体を観察している監察者の眼球の光軸方向を検出する眼
球光軸検出回路と、該眼球光軸検出回路からの信号を用
いて該観察者が右眼と左眼のどちらの眼球で観察してい
るかを判別する判別回路と、該判別回路からの出力信号
と該眼球光軸検出回路からの出力信号の双方の信号を用
いて該観察者の視軸方向を算出する視軸算出回路とを有
していることを特徴としている。
特に前記判別回路は前記眼球光軸検出回路からの観察
者の眼球の光軸方向を時系列的に複数回検出した検出結
果を用いて観察者が観察している眼球が右眼か左眼であ
るかを判別していることを特徴としている。
(実施例) 第1図(A)は本発明を一眼レフカメラに適用したと
きの一実施例の光学系の要部概略図、同図(B)は同図
(A)の一部分の説明図である。
図中、1は接眼レンズで、その内部には可視光透過・
赤外光反射のダイクロイックミラー1aが斜設されてお
り、光路分割器を兼ねている。2は集光用の正レンズ、
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次元的に複数の光電素子が
並んだデバイスを使うが、必要に応じて2次元に光電素
子が並んだデバイスを使用する。各要素1〜5より眼球
光軸検出系を構成している。
発光ダイオード4は正レンズ2の焦点位置に配して後
述する観察者の眼を平行光で照明する様にしている。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ている。
101は撮影レンズ、102はクイックリターン(QR)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はペンタダハプリスム、107はサブミラ
ー、108は多点焦点検出装置であり、撮影画面内の複数
の領域を選択して焦点検出を行っている。
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。
即ち本実施例では第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
数のスリットを有する視野マスク110と各スリット内の
像に対してフィ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、更にスリッ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。スリット1
0、フィールドレンズ111、再結像レンズの組112、そし
て光電素子列の組113はそれぞれ周知の焦点検出系を構
成している。
本実施例では撮影レンズ101を透過した被写体光の一
部はQRミラー102によって反射してピント板104近傍に被
写体像を結像する。ピント板104の拡散面で拡張した被
写体光はコンデンサレンズ105、ペンタダハプリズム10
6、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、ファインダー視野内の
測距域(焦点検出位置)を表示するものである。
又、撮影レンズ101を透過した被写体光の一部は、QR
ミR−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前述の多点焦点検出装置108に導か
れる。さらに多点焦点検出装置108の選択した被写体面
上の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。
本発明に係る後述する眼球光軸検出手段は正レンズ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ュータのソフトで実行される。正レ
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ダイク
ロイックミラー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。
眼球は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、ダイクロイックミラー
で反射され正レンズ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(赤外発光ダイーオド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
光はダイクロイックミラーで反射され正レンズ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上にそれらの像を形成する。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
像の位置を検出し、そして眼球光軸検出回路109により
観察者の眼球光軸の回転角を検出している。
第2図は本発明に係る視軸検出手段の要部ブロック図
である。
同図において眼球光軸検出回路11はカメラ本体の電源
投入時、あるいは主電源とは別に設けた視線検出開始ス
イッチがON状態に設定された時より動作を開始する。眼
球光軸検出回路11は赤外発光ダイオード4からの光束の
うち眼球からの反射光束に基づいて光電素子列5面上に
形成された像信号を時系列的に読み込むと同時に眼球光
軸の回転角を検出している。
前記動作は視線検出開始動作の初期に所定の回数繰り
返され検出された該眼球光軸の回転角は信号処理回路10
9の一部をなすカウンタ回路10にて計数される。
尚、同図において各要素4,5,10,11,12は視軸(視線)
検出手段の一要素を構成している。
第3図はこのとき眼球光軸検出手段11で複数回操作
し、検出された眼球光軸の回転角の頻度の分布である。
実線が観察者の右眼で観察した場合、破線が観察者の左
眼で観察した場合である(但し、時計回りの方向の回転
を正としている)。
一般に観察者は被写体を撮影画角の中央に配置させよ
うとするため撮影画面の中央を見る頻度が増加する。そ
の結果検出される眼球光軸の回転角野の分布は右眼か左
眼によって回転角00に対して+側もしくは−側に偏った
ものとなる。
そこで本実施例では判別回路12はカウンター回路10に
て計数された回転角の頻度の最も多い(Imax)回転角を
検知し、それが+側であるか−側であるかを判別するこ
とにより観察者が右眼で観察してるいか左眼で観察して
いるかの判別を行っている。
そして視軸算出回路13により眼球光軸検出回路11から
の出力信号と判別回路12からの出力信号を用いて観察者
の視軸を算出(補正)し求めている。
即ち判別回路12からの判別結果に基づいて視軸を補正
し求めている。このとき眼球光軸の回転角θ、眼球光
軸と視軸のズレ角θδ、例えば6o、眼球判別情報k(例
えば時計回り方向を正とすると右眼の場合k=1、左眼
の場合k=0)としたとき、眼球の視軸θを θ=θ+(−1)・θδ なる式より求めている。
なお、本実施例において判別回路12はカウンタ回路10
により計数された回転角の内最も頻度の多い回転角が+
側か−側のどちらに偏っているかを検知して右眼か左眼
かの判別を行っているが、ファインダー光学系の光学定
数が定まっていると眼球光軸の回転しうる範囲は限定さ
れる。この為カウンタ回路10にて計数された眼球光軸の
回転角の最大値θmaxと最小値θminとを前記回転可能範
囲と比較することにより右眼か左眼かの判別を行っても
良い。
又、眼球光軸と視軸のズレ各θδはカウンタ回路10に
より計数された回転角のうち最も頻度の多い回転角の絶
対値を代入しても良い。
さらに注視点検出回路14においては、ファインダー光
学系の光学定数ならびに、眼球の視軸及び眼球光軸検出
回路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。ここでファインダー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
良い。
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
ファインダー内の所定面上に表示し、注視点の確認を行
う役割を果たす。
又、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、視軸検出手段を多点焦点検出装
置108の情報入力手段とした例を示したが、例えば多点
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、シャッ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られるのも有効であ
る。
尚、以上の実施例では観察者の眼球光軸を第1プルキ
ンエ像と第4プルキンエ像の所定面(受光素子面)上に
結像される像の位置の違いにより求めた場合を示したが
第1プルキンエ像と瞳孔中心の所定面上に結像される像
の位置の違いより求めても良い。
又、本実施例において判別回路により観察者が観察し
ている眼球が右眼か左眼か判別した場合は、例えばリセ
ットボタンでリセットしない限りは、次に判別回路で再
度判別する行程を省略するようにしても良い。
(発明の効果) 本発明によれば前述の如く眼球光軸検出回路からの出
力信号を利用して判別回路により観察者が観察している
眼球が右眼であるか左眼であるかを判別し、該判別回路
からの信号を利用して眼球光軸を求めことにより、観察
者がどちらの眼で観察していても高精度に眼球の視軸を
求めることができる視軸検出手段を有した光学装置を達
成することができる。
又、本発明は視軸により正確な情報を容易に入力する
ことができるので装置全体の持つ機能を簡便に活用する
ことができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明を一眼レフカメラに適用したとき
の一実施例の光学系の要部概略図、同図(B)は同図
(A)の一部分の説明図、第2図は本発明に係る視軸検
出手段の要部ブロック図、第3図は第2図の眼球光軸検
出回路からの出力信号図である。 図中、1は接眼レンズ、2は正レンズ、3はハーフミラ
ー、4は発光ダイオード、5は受光素子列、11は眼球光
軸検出回路、10はカウンタ回路、12は判別回路、13は視
軸算出回路、14は注視点検出回路、103は表示素子、108
は多点焦点検出装置である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対象とする物体を観察するための観察系と
    該観察系を介して該物体を観察している観察者の眼球の
    光軸方向を検出する眼球光軸検出回路と、該眼球光軸検
    出回路からの信号を用いて該観察者が右眼と左眼のどち
    らの眼球で観察しているかを判別する判別回路と、該判
    別回路からの出力信号と該眼球光軸検出回路からの出力
    信号の双方の信号を用いて該観察者の視軸方向を算出す
    る視軸算出回路とを有していることを特徴とする視軸検
    出手段を有した光学装置。
  2. 【請求項2】前記判別回路は前記眼球光軸検出回路から
    の観察者の眼球の光軸方向を時系列的に複数回検出した
    検出結果を用いて観察者が観察している眼球が右眼か左
    眼であるかを判別していることを特徴とする請求項1記
    載の視軸検出手段を有した光学装置。
  3. 【請求項3】撮影系により所定面上に形成された物体像
    をファインダー系を介して観察する際、該物体像を観察
    している観察者の眼球の光軸方向を眼球光軸検出回路で
    検出し、該眼球光軸検出回路からの出力信号を用いて観
    察者が観察している眼球が右眼であるか左眼であるかを
    判別回路で判別し、該判別回路からの出力信号と該眼球
    光軸検出回路からの出力信号の双方の信号を用いて観察
    者の視軸方向を視軸算出回路より求めたことを特徴とす
    る視軸検出手段を有した光学装置。
  4. 【請求項4】前記視軸算出回路からの出力信号を用いて
    該観察者が観察している該所定面上の注視点を注視点検
    出回路より求め、該注視点を該所定面上に表示素子を用
    いて表示したことを特徴とする請求項3記載の視軸検出
    手段を有した光学装置。
JP1064630A 1988-03-23 1989-03-16 視軸検出手段を有した光学装置 Expired - Fee Related JP2794752B2 (ja)

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