JP2861349B2 - 視線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） 本発明は視線検出手段を有したカメラのような光学装
置に関し、特に撮影系による被写体像が形成されている
観察面（ピント面）上の観察者（撮影者）が観察してい
る注視点方向の軸いわゆる視線（視軸）を、観察者の眼
球面上を照明したときに得られる眼球の反射像を利用し
て検出するようにした視線検出手段を有したカメラのよ
うな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、いわゆる視線（視軸）を検出する装置が
種々提案されている。

例えば特開昭61−172552号公報においては、光源から
の平行光束を観察者の眼球の前眼部へ投射し、角膜から
の反射光による角膜反射像と瞳孔の結像位置を利用して
視軸を求めている。第７図（Ａ），（Ｂ）は視線検出方
法の原理説明図で、同図（Ａ）は視線検出光学系の概略
図、同図（Ｂ）は光電素子列６からの出力信号の強度図
である。

同図において５は観察者に対して不感の赤外光を放射
する発光ダイオード等の光源であり、投光レンズ３の焦
点面に配置されている。

光源５より発光した赤外光は投光レンズ３により平行
光となりハーフミラー２で反射し、眼球201の角膜21を
照明する。このとき角膜21の表面で反射した赤外光の一
部による角膜反射像ｄはハーフミラー２を透過し受光レ
ンズ４により集光され光電素子列６上の位置Zd′に再結
像する。

また虹彩23の端部a,bからの光束はハーフミラー２、
受光レンズ４を介して光電素子列６上の位置Za′,Zb′
に該端部a,bの像を結像する。受光レンズ４の光軸（光
軸ア）に対する眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、
虹彩23の端分a,bのＺ座標をZa,Zbとすると、瞳孔24の中
心位置ｃの座標Zcは Zc≒（Za＋Zb）/2 と表わされる。

また、角膜反射像の発生位置ｄのＺ座標をZd、角膜21
の曲率中心Ｏと瞳孔24の中心Ｃまでの距離を▲▼と
すると眼球光軸イの回転角θは、 ▲▼＊SINθ≒Zc−Zd ……（１） の関係式を略満足する。このため演算手段９において、
同図（Ｂ）のごとく光電素子列６面上に投影された各特
異点（角膜反射像ｄ及び虹彩の端部a,b）の位置を検出
することにより眼球201の光軸イの回転角θを求めるこ
とができる。この時（１）式は、 とかきかえられる。但し、βは角膜反射像の発生位置ｄ
と受光レンズ４との距離L1と受光レンズ４と光電素子列
６との距離L0で決まる倍率で、通常ほぼ一定の値となっ
ている。

ところで観察者の眼球の光軸イと視軸とは一致しな
い。特開平１−274736号公報には観察者の眼球の光軸と
視軸の角度補正を行なって視線を検出することが開示さ
れている。そこでは観察者の眼球の光軸の水平方向の回
転角θが算出されると眼球の光軸と視軸との角度補正δ
をすることにより観察者の水平方向の視線θＨを θＨ＝θ±δ ……（３） として求めている。ここで符号±は、観察者に関して右
への回転角を正とすると、観察装置をのぞく観察者の目
が左目の場合は＋、右目の場合は−の符号が選択され
る。

又、第７図においては観察者の眼球がＺ−Ｘ平面（例
えば水平面）内で回転する例を示しているが、観察者の
眼球がＸ−Ｙ平面（例えば垂直面）内で回転する場合に
おいても同様に検出可能である。

ただし、観察者の視線の垂直方向の成分は眼球の光軸
の垂直方向の成分θ′と一致するため垂直方向の視線θ
Ｖは θＶ＝θ′ ……（４） となる。

第８図は第７図の視線検出装置を一眼レフカメラのフ
ァインダー系の一部に適用したときの光学系の要部概略
図である。

同図において撮影レンズ101を透過した被写体光は、
跳ね上げミラー102により反射されピント板104の焦点面
近傍に結像する。さらにピント板104にて拡散した被写
体光はコンデンサーレンズ105、ペンタダハプリズム10
6、そして光分割面1aを有する接眼レンズ１を介して撮
影者のアイポイント201aに導かれる。

視線検出光学系は、撮影者（観察者）に対して不感の
赤外発光ダイオード等の光源５と投光レンズ３とからな
る照明手段（光軸ウ）と、光電素子列６、ハーフミラー
２及び受光レンズ４とからなる受光手段（光軸ア）とか
ら構成され、ダイクロイックミラーにより成る光分割面
1aを有する接眼レンズ１の上方に配置されている。赤外
発光ダイオード５から発した赤外光は光分割面1aにおい
て反射され撮影者の眼球201を照明する。さらに眼球201
で反射した赤外光の一部は光分割面1aで再反射し、受光
レンズ４、ハーフミラー２を介して光電素子列６上に集
光する。光電素子列６上で得られた眼球の像情報（例え
ば第７図（Ｂ）で示す出力信号）より演算手段９におい
て撮影者の視線の方向を算出している。即ち観察者が観
察しているピント面104上の点（注視点）を求めてい
る。

このときの前述した水平方向の視線θＨと垂直方向の
視線θＶより撮影者が見ているピント面104上の位置（Z
n,Yn）は として求められる。但しｍはカメラのファインダー系で
決まる定数である。

このように一眼レフカメラにおいて撮影者がピント面
104上のどの位置を観察しているかを知ることができる
と、例えばカメラの自動焦点検出装置において焦点検出
可能なポイントを画面中心のみならず画面内の複数箇所
に設けた場合、撮影者がそのうちの１つのポイントを選
択して自動焦点検出を行なおうとする場合、その１つを
選択入力する手間を省き撮影者が観察しているポイント
即ち注視点を焦点検出するポイントとみなし、該ポイン
ト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。

（発明が解決しようとする問題点） ところでカメラを使用する撮影者には裸眼の人もいれ
ば眼鏡を使用している人もいる。一般に眼鏡を使用して
いない撮影者と眼鏡を使用している撮影者のアイポイン
トの位置は接眼レンズからの距離にして十数ミリ異なっ
ている。

第７図に示した視線検出方法は、所定の位置にある観
察者の眼球を照明し、該眼球からの反射鏡を光電素子列
で受光し、このとき得られる眼球像を基に視線を検出し
ている。この為、観察者のアイポイントの位置が所定の
位置から大きく変化すると検出される眼球像が劣化して
しまい、その結果視線の検出精度を低下してしまうとい
う問題点があった。

これらの問題点を解決する為、本出願人は先の特願平
１−247332号においてカメラを使用する撮影者が眼鏡を
使用しているか否かをカメラの一部に設けたスイッチに
より入力し、該入力情報により視線検出方法を制御し、
高精度な視線検出を可能とした視線検出装置を有したカ
メラを提案している。

本発明は本出願人の先に提案したカメラを改良し撮影
者が眼鏡を使用しているか否かのカメラへの入力操作を
不要とし、撮影者が眼鏡を使用しているか否かにかかわ
らず、撮影者の視線を常に高精度に検出することができ
る視線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、使用者の眼球を照明する照明手段と、前記
照明手段にて照明した眼球を撮像する撮像手段と、前記
撮像手段により撮像された画像に基づいて使用者の視線
を検出する視線検出手段と、前記撮像手段により撮像さ
れた画像を画像処理することで前記使用者が眼鏡をかけ
ているかどうかを判別する眼鏡判別手段とを有すること
によって、簡単に前記使用者が眼鏡をかけているかどう
かを判別することができる。

（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。

４は受光レンズ、５（5a,5b,5c）は照明手段であり、
例えば発光ダイオードから成っている。16はイメージセ
ンサーである。受光レンズ４とイメージセンサー16は受
光手段（撮像手段）の一要素を構成している。

イメージセンサー16は光電素子列を２次元的に配置し
た構成より成り、受光レンズ４及び接眼レンズ１に関し
て所定の位置（眼鏡を使用しない撮影者の一般的なアイ
ポイントの位置）にある眼の瞳孔近傍と共役になるよう
に配置されている。

７は補助レンズであり、光路中に挿脱可能となるよう
に配置されている。補助レンズ７は撮影者が眼鏡を使用
していないと後述する視線演算処理装置で判別されたと
きは光路中から退避している。

９は視線演算処理装置で、視線補正演算、視線補正デ
ータ記憶、眼鏡検知、視線演算機能の他に赤外発光ダイ
ドード5a,5b,5cの制御機能を有している。各要素1,4,5,
16より眼球の視線検出手段を構成している。又各要素1,
4,5,16,9より眼鏡検出手段を構成している。

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はペンタダハプリズム、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11
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。

109はカメラ制御装置であり、ファインダー内表示表
示駆動、焦点検出演算及びレンズ駆動機能等を有してい
る。

本実施例では撮影レンズ101の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の拡散面で拡散した被
写体光はコンデンサーレンズ105、ペンタダハプリズム1
06、接眼レンズ１を介してアイポイントＥ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。

本実施例に係る視線検出装置としては符番1,4,5,16で
表わされた部材より構成された視線検出手段と視線を算
出する視線演算処理装置９とから構成されている。

該視線検出手段において、赤外発光ダイオード5a,5b,
5cから放射される赤外光は、図中上方から接眼レンズ１
に入射しダイクロイックミラー1aにより反射されアイポ
イントＥ近傍に位置する観察者の眼球201を照明す。ま
た眼球201で反射した赤外光は、ダイクロイックミラー1
aで反射され受光レンズ４によって収斂しながらイメー
ジセンサー16上に像を形成する。又視線演算処理装置９
はマイクロコンピュータのソフトで実行される。

視線演算処理装置９において検知された注視点情報
は、カメラ制御装置109を介してまず表示素子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カメラのファインダー内に表示
し、注視点（焦点検出点）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。

第２図は第１図の視線検出手段の要部斜視図である。
照明用の赤外発光ダイオード5a,5b,5cはカメラと観察者
の眼球との距離を検出するために２個一組で使用され、
カメラの姿勢に応じて赤外発光ダイオード5a,5bで横位
置、赤外発光ダイオード5b,5cで縦位置の検出を行って
いる。尚、同図においてカメラの姿勢検知手段は図示さ
れていないが水銀スイッチ等を利用した姿勢検知手段が
有効である。

第３図（Ａ）は本発明に係る視線検出方法の原理説明
図、第３図（Ｂ）は同図（Ａ）のイメージセンサー16か
らの出力強度分布の説明図である。

各赤外発光ダイオード5a,5b,5cはＺ方向に略対称に配
置され、各々撮影者の眼球を発散照明している。

第３図（Ａ）において10は補助レンズ７を受光光路か
ら退避させるためのバネ、11は補助レンズ７を保持する
不図示のレンズ枠に取り付けられたつめ、12は補助レン
ズ７が光路中に配置される際につめ11と組合わさるよう
に受光レンズ４を保持する不図示の鏡筒に取り付けられ
たつめである。

赤外発光ダイオード5bより放射された赤外光は眼球の
角膜21を照明する。このとき角膜21の表面で反射した赤
外光の一部による角膜反射像ｄは受光レンズ４により集
光されイメージセンサー16上の位置ｄ′に再結像する。

同様に赤外発光ダイオード5aより放射された赤外光は
眼球の角膜21を照明する。このとき角膜21の表面で反射
した赤外光の一部による角膜反射像ｅは受光レンズ４に
より集光されイメージセンサー16上の位置ｅ′に再結像
する。

又、虹彩23の端部a,bからの光束は受光レンズ４を介
してイメージセンサー16上の位置ａ′,b′に該端部a,b
の像を結像する。受光レンズ４の光軸（光軸ア）に対す
る眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩23の端部
a,bのＺ座標をZa,Zbとすると、瞳孔24の中心位置ｃの座
標Zcは Zc≒（Za＋Zb）/2 と表わされる。

又、角膜反射像ｄ及びｅの中点のＺ座標と角膜21の曲
率中心ＯのＺ座標Zoとは一致するため、角膜反射像の発
生位置d,eのＺ座標をZd,Ze、角膜21の曲率中心Ｏと瞳孔
24の中心Ｃまでの標準的な距離を▲▼とし、距離▲
▼に対する個人差を考慮する係数をA1とすると眼球
光軸イの回転角θは （Al＊▲▼）＊sinθ≒Zc−（Zd＋Ze）/2 ……（６） の関係式を略満足する。このため視線演算処理装置９に
おいて第３図（Ｂ）のごとくイメージセンサー16上の一
部に投影された各特徴点（角膜反射像d,e及び虹彩の端
部a,b）の位置を検出することにより眼球の光軸イの回
転角θを求めることができる。このとき（６）式は、 β＊（Al＊▲▼＊sinθ≒（Za′＋Zb′）/2 −（Zd′＋Ze′）/2 ……（７） とかきかえられる。但し、βは受光レンズ４に対する眼
球の位置により決まる倍率で、実質的には角膜反射像の
間隔|Zd′−Ze′｜の関数として求められる。

眼球の回転角θは θ≒ARCSIN｛（Zc′−Zf′）／β／（Al＊▲
▼）｝ ……（８） とかきかえられる。但し Zc′≒（Za′＋Zb′）/2 Zf′≒（Zd′＋Ze′）/2 である。ところで撮影者の眼球の光軸と視軸とは一致し
ない為、撮影者の眼球の光軸の水平方向の回転角θが算
出されると眼球の光軸と視軸との角度補正δをすること
により撮影者の水平方向の視線θＨは求められる。眼球
の光軸と視軸との補正角度δに対する個人差を考慮する
係数をB1とすると撮影者の水平方向の視線θＨは θＨ＝θ±（B1＊δ） ……（９） と求められる。ここで符号±は、撮影者に関して右への
回転角を正とすると、観察装置をのぞく撮影者の目が左
目の場合は＋、右目の場合は−の符号が選択される。

又、同図においては撮影者の眼球がＺ−Ｘ平面（例え
ば水平面）内で回転する例を示しているが、撮影者の眼
球がＸ−Ｙ平面（例えば垂直面）内で回転する場合にお
いても同様に検出可能である。ただし、撮影者の視線の
垂直方向の成分は眼球の光軸の垂直方向の成分θ′と一
致するため垂直方向の視線θＶは θＶ＝θ′ となる。更に視線データθH,θＶより撮影者が見ている
ピント板上の位置（Zn,Yn）は Zn≒ｍ＊θＨ ≒m;［ARCSIN｛（Zc′−Zf′）／β／（Al＊▲
▼）｝ ±（Bl＊δ）］ ……（10） Yn≒ｍ＊θＶ と求められる。ただし、ｍはカメラのファインダー光学
系で決まる定数である。

ここで撮影者の眼球の個人差を補正する係数A1,B1の
値は撮影者にカメラのファインダー内の所定の位置に配
設された指標を固視してもらい、該指標の位置と（10）
式に従い算出された固視点との位置とを一致させること
により求められる。

次に撮影者が眼鏡を使用しているかどうかを検知する
原理を説明する。

第４図（Ａ）はイメージセンサー16に投影される眼鏡
を使用した撮影者の眼鏡像を略して描いた説明図、同図
（Ｂ）はイメージセンサー16の１つのラインYgにおける
出力強度図、第５図は撮影者が眼鏡を使用しているかど
うかを検知するための演算の流れ図、第６図は撮影者が
眼鏡を使用していることが検知されたときの視線検出光
学系の概略図である。尚、図中８は眼鏡である。

第６図に示すように撮影者が眼鏡８を使用している
と、赤外発光ダイオード5a,5bから発光した照明光の一
部は、眼鏡８の第１面8a（撮影者の眼球に対して外側に
ある面）で反射し受光レンズ４を介してイメージセンサ
ー16上に入射する。このときイメージセンサー16上にで
きる眼球像を示したのが第４図（Ａ）である。

同図において眼鏡８の第１面8aにて反射した光によっ
て形成される像を眼鏡反射像と示している。又眼鏡反射
像２は２つの赤外発光ダイオード5a,5bを用いている為
に通常同一のラインに２個発生する。

尚、眼鏡８の第２面8bで反射した光により別の眼鏡反
射像が形成されることもあるが、本実施例では省略して
いる。第４図（Ｂ）は眼鏡反射像の発生ラインYgの出力
強度図で、眼鏡反射像は眼鏡の反射率が高い為に角膜反
射像よりも強い強度で検出される。

本実施例における視線検出装置の照明光学系は第２図
から明らかなように撮影者の眼球を下方から照明するよ
うに配置されている。又眼球８は撮影者の角膜21に対し
てＸ軸方向の視線検出装置側に位置しているため、眼鏡
反射像は角膜反射像とは異なるライン（ラインYg）上に
発生する。

又、眼鏡８の第１面8aの曲率半径は一般に角膜21の曲
率半径よりも大きいため、発生した２つの眼鏡反射像の
間隔は２つの角膜反射像の間隔よりも大きい。その結
果、強度の強い反射像の間隔を検出することにより、眼
鏡反射像が判別可能となり、これにより撮影者が眼鏡を
使用しているかどうかを検知可能となる。

次に第５図のフローチャート図をもちいて視線演算処
理装置９における演算の流れを説明する。視線検出が開
始されると、先ず角膜反射像の発生ラインYp、眼鏡反射
像の発生ラインYgがゼロにリセットされる（＃100）。
さらにライン情報のパラメーターｙ及び計数パラメータ
ーCNTがゼロにリセットされる（＃101）。

ここでパラメーターｙは眼鏡反射像あるいは角膜反射
像が発生していると判断されたラインの番号の値をと
る。又計数パラメーターCNTは同一のライン上に発生し
た眼鏡反射像あるいは角膜反射像の数である。続いて既
に視線演算処理装置９のメモリー部に記憶された眼球像
の信号Ｓ（i,j）の読み出しが線順次で行なわれる（＃1
02）。ただしi,jは正の整数である。

眼鏡反射像及び角膜反射像はほぼ鏡面反射に等しいた
めその強度は強く、眼鏡反射像あるいは角膜反射像であ
ることを判別可能な強度のしきい値をSoとすると、信号
Ｓ（i,j）が強度Soより小さければ（＃103）次の信号Ｓ
（i,j）の読み出しが行なわれる（＃102）。又信号Ｓ
（i,j）が強度So以上の大きさならば（＃103）、信号Ｓ
（i,j）は眼鏡反射像あるいは角膜反射像の信号である
と判断される。引続き、該信号Ｓ（i,j）は眼鏡反射像
の信号であるか角膜反射像の信号であるかの判別が続行
される。このとき、その時点まで眼鏡反射像あるいは角
膜反射像の信号が検出されておらずライン情報のパラメ
ーターｙがゼロであるならば（＃104）、眼鏡反射像あ
るいは角膜反射像の発生ラインを表わすパラメーターｙ
はｙ＝ｉと設定される（＃105）。

更にライン情報のパラメーターｙ（＝ｉ）上の眼鏡反
射像あるいは角膜反射像の数を表わす計数パラメーター
CNTに１を加え（＃106）該眼鏡反射像あるいは角膜反射
像が発生している位置ｊがＺ（CNT）＝ｊと記録される
（＃107）。そして次の信号Ｓ（i,j）の読み出しが行な
われる（＃102）。

又、信号Ｓ（i,j）が強度So以上の大きさで（＃103）
そのときのライン情報のパラメーターｙがセロでないと
きは（＃104）、パラメーターｙの値の判別が行なわれ
る。ライン情報のパラメーターｙが信号Ｓ（i,j）の読
み出しを行なっているライン番号ｉと一致すれば（＃10
8）、眼鏡反射像あるいは角膜反射像の数を表わす計数
パラメーターCNTに１を加え（＃106）該眼鏡反射像ある
いは角膜反射像が発生している位置ｊがＺ（CNT）＝ｊ
と記録される（＃107）。そして次の信号Ｓ（i,j）の読
み出しが行なわれる（＃102）。

一方、ライン情報のパラメーターｙの値の判別が行な
われた際、該ライン情報のパラメーターｙが信号Ｓ（i,
j）の読み出しを行なっているライン番号ｉと一致しな
ければ（＃108）、ライン情報のパラメーターｙの信号
Ｓの読み出しは既に終了していると判断され、計数パラ
メーターCNTの判別が行なわれる（＃109）。計数パラメ
ーターCNTが２でない場合（CNT＝１の場合）、ライン情
報のパラメーターｙ上には眼鏡反射像あるいは角膜反射
像と判断された信号Ｓは一つしか発生せず、その結果既
に記録された位置情報Ｚ（１）は眼鏡反射像及び角膜反
射像ではない何かのゴーストであると判断される。

そしてライン情報のパラメーターｙは現在信号Ｓの読
み出しが行なわれているライン番号ｉに置き換えられ
（＃110）、そのとき眼鏡反射像あるいは角膜反射像が
発生している位置ｊがＺ（CNT）＝ｊと記録される（＃1
11）。そして次の信号Ｓ（i,j）の読み出しが行なわれ
る（＃102）。

又、計数パラメーターCNTの判別が行なわれた際、計
数パラメーターCNTが２であったならば（＃109）、既に
記録された眼鏡反射像あるいは角膜反射像の発生してい
る２つの位置の間隔ΔＺがΔＺ＝|Z（１）−Ｚ（２）｜
と求められる（＃112）。

眼鏡反射像と角膜反射像とでは発生する２つの像の間
隔は異なるため、各像が判別可能な像の間隔のしきい値
をΔZoとすると、前記間隔ΔＺが所定のしきい値ΔZoよ
り小さいならば（＃113）、記録された像の位置Ｚ
（１）、Ｚ（２）は角膜反射像の位置であると判断さ
れ、角膜反射像の位置としてZp1＝Ｚ（１）、Zp2＝Ｚ
（２）と設定される（＃114）。ここでZp1,Zp2は第３図
（Ｂ）におけるZe′,Zd′と等価である。更に角膜反射
像の発生ラインYpはYp＝ｙと設定される（＃115）。

又、前記間隔ΔＺが所定のしきい値ΔZo以上ならば
（＃113）、記録された像の位置Ｚ（１）,Z（２）は眼
鏡反射像の位置であると判断され、Q3の位置としてZg1
＝Ｚ（１）、Zg2＝Ｚ（２）と設定される（＃116）。更
に眼鏡反射像の発生ラインYgはYg＝ｙと設定される（＃
117）。

続いて眼鏡反射像及び角膜反射像の両方の像が検出済
みであるかどうかの判断が行なわれる。各像の発生ライ
ンを表わすYg,Ypの積がゼロであったならば、眼鏡反射
像あるいは角膜反射像のどちらかがまだ未検出であると
判断される（＃118）。そこで計数パラメーターCNTを１
に設定して（＃119）、未検出の像の検知が続行される
（＃110−＃111,＃102）。

又、眼鏡反射像及び角膜反射像の発生ラインを表わす
Yg,Ypの積がゼロでないならば、眼鏡反射像及び角膜反
射像の両方が検出されたと判断され（＃118）眼鏡の使
用の有無の検知は終了する。

本演算の流れにおいては撮影者が眼鏡を使用している
という前提で説明を行なったが、撮影者が眼鏡を使用し
ていない場合はイメージセンサーの全ての像信号を読み
出した後、眼鏡反射像の発生ラインYgの値がゼロのまま
であることより、視線演算処理装置９は撮影者が眼鏡を
使用していないことを検知することができる。

又、本演算の流れにおいて、同一ライン上に発生する
眼鏡反射像あるいは角膜反射像の数CNTは２以下である
として説明を行なったが、同一ライン上になんらかのゴ
ースト等が発生することを想定してCNTの制限を２より
大きく設定しても構わない。このとき眼鏡反射像あるい
は角膜反射像とゴーストとの区別は、これらの像の発生
位置を比較することにより概ね可能である。

更にイメージセンサー上に発生した眼鏡反射像あるい
は角膜反射像の大きさが大きく強度Soを越える信号Ｓが
連続して検出される場合は、連続して検出された信号Ｓ
の重心の位置を眼鏡反射像あるいは角膜反射像の位置と
定めるのが望ましい。

又、本実施例においては眼鏡反射像と角膜反射像との
区別を各像の間隔より行なう例を示したが、眼鏡反射像
は角膜反射像よりその強度が大きいため像の強度の絶対
値より区別を行なっても構わない。

第６図の撮影者が眼鏡を使用していることが検知され
たときの視線検出光学系に示すように、一般に近視の眼
鏡を使用している撮影者の目の位置は眼鏡を使用してい
ない撮影者の目の位置よりも十数ミリ遠ざかった位置に
ある。この為、視線演算処理装置により撮影者が眼鏡を
使用していることが検知されると、不図示の駆動装置に
より、補助レンズ７を保持するレンズ枠に取り付けられ
たつめ11が図中＋Ｚ方向に引っ張られ、凹レンズである
補助レンズ７が光路中にセットされる。

その結果、眼鏡を使用した撮影者の眼と受光光学系の
イメージセンサー16とほぼ共役関係を満足し良好な結像
状態を達成することが可能となる。又補助レンズ７が受
光光路中にセットされている間は、つめ11は受光レンズ
４の鏡筒に取り付けられたつめ12に掛かった状態で保持
される。

又、視線演算処理装置９により撮影者が眼鏡を使用し
ていないことが検知されると、つめ12はつめ11を解除し
第３図（Ａ）に示したように補助レンズ７が受光光路中
から退避した状態に設定される。

第６図においては撮影者が眼鏡を使用していると判断
されると、受光光学系に補助レンズ７を挿入して眼鏡を
使用した撮影者の目と受光光学系のイメージセンサー16
とほぼ共役関係を満足するようにした例を示したが、受
光光学系の受光レンズ４の位置を移動させることにより
上記目的を達成しても構わない。このとき受光レンズ４
は複数のレンズで構成されていても構わない。

（発明の効果） 本発明は、使用者の眼球を照明する照明手段と、前記
照明手段にて照明した眼球を撮像する撮像手段と、前記
撮像手段により撮像された画像に基づいて使用者の視線
を検出する視線検出手段と、前記撮像手段により撮像さ
れた画像を画像処理することで前記使用者が眼鏡をかけ
ているかどうかを判別する眼鏡判別手段とを有すること
によって、眼鏡の有無に関する情報を入力するための特
別な操作を行うことなく、簡単に前記使用者が眼鏡をか
けているかどうかを判別することができる。また、使用
者の視線を検出するための撮像手段を兼用するので、機
器の大型化、コストアップを招くこともない。さらに、
眼鏡の有無を光学的に検出するので、使用者に苦痛や不
安を与えることがない。

【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
の光学系の要部概略図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）の一
部分の説明図、第２図は第１図の視線検出手段の要部概
略図、第３図（Ａ）は本発明に係る視線検出方法の原理
説明図、第３図（Ｂ）は同図（Ａ）のイメージセンサー
からの出力強度分布の説明図、第４図（Ａ），（Ｂ）は
イメージセンサー面上の眼鏡反射像と角膜反射像の説明
図と出力強度分布図、第５図は本発明に係る眼鏡検出の
フローチャート図、第６図は本発明に係る眼鏡使用時の
視線検出光学系の要部概略図、第７図（Ａ），（Ｂ）は
従来の視線検出光学系の検出原理図と光電素子列からの
出力強度分布図、第８図は従来の視線検出手段を有した
カメラの要部概略図である。 図中、１は接眼レンズ、1aはダイクロイックミラー、４
は受光レンズ、５（5a,5b,5c）は赤外発光ダイオード、
16はイメージセンサー、101は撮像レンズ、109はカメラ
制御装置、９は視線演算処理装置、201は眼球、７は補
助レンズ、21は角膜、22は眼球、23は虹彩、24は瞳孔、
イは眼球の光軸、アは受光レンズ４の光軸、である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 13/02 A61B 3/10 G02B 7/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用者の眼球を照明する照明手段と、前記
   照明手段にて照明した眼球を撮像する撮像手段と、前記
   撮像手段により撮像された画像に基づいて使用者の視線
   を検出する視線検出手段と、前記撮像手段により撮像さ
   れた画像を画像処理することで前記使用者が眼鏡をかけ
   ているかどうかを判別する眼鏡判別手段とを有すること
   を特徴とする視線検出手段を有した光学装置。
2. 【請求項２】前記眼鏡判別手段は、前記撮像手段により
   撮像された画像を画像処理して、眼鏡のレンズ表面によ
   る前記照明手段の反射像を抽出し、前記反射像の有無に
   基づいて前記使用者が眼鏡をかけているかどうかを判別
   することを特徴とする請求項１記載の視線検出手段を有
   した光学装置。
3. 【請求項３】前記照明手段は２つ以上の発光エレメント
   にて前記眼球を照明し、前記眼鏡判別手段は前記撮像手
   段により撮像された画像に含まれる前記発光エレメント
   の反射像の間隔から、前記撮像された画像に含まれる前
   記発光エレメントの反射像が眼鏡のレンズ表面による反
   射像かどうかを判定することを特徴とする請求項２記載
   の視線検出手段を有した光学装置。
4. 【請求項４】前記眼鏡判別手段は、前記撮像手段により
   撮像された画像に角膜反射像以外の反射像があるかどう
   かを検出し、この検出結果に基づいて前記使用者が眼鏡
   をかけているかどうかを判別することを特徴とする請求
   項２記載の視線検出手段を有した光学装置。
5. 【請求項５】前記眼鏡判別手段は、前記撮像手段により
   撮像された画像に含まれる前記照明手段の反射像の位置
   に基づいて、眼鏡のレンズ表面による前記照明手段の反
   射像を検出し、前記使用者が眼鏡をかけているかどうか
   を判別することを特徴とする請求項２記載の視線検出手
   段を有した光学装置。