JP2894701B2 - Eye gaze detection device - Google Patents

Eye gaze detection device

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JP2894701B2
JP2894701B2 JP63216671A JP21667188A JP2894701B2 JP 2894701 B2 JP2894701 B2 JP 2894701B2 JP 63216671 A JP63216671 A JP 63216671A JP 21667188 A JP21667188 A JP 21667188A JP 2894701 B2 JP2894701 B2 JP 2894701B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、観察者の視線位置を検出する視線検知装置
に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gaze detection device that detects a gaze position of an observer.

[従来の技術] 従来、観察者の視線(視軸)を光学的に検出する視線
検知装置として、特開昭61−172552号がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-172552 as a visual axis detection device that optically detects the visual axis (axial axis) of an observer.

これは、観察者の眼球を平行光で照射することにより
発生する角膜前面からの反射像である第1プルキンエ像
と瞳孔中心の位置より検出するようにしたもので、第6
図に基づいて説明する。
In this method, the first Purkinje image, which is a reflection image from the anterior cornea, generated by irradiating the observer's eyeball with parallel light, and the position of the center of the pupil are detected.
Description will be made based on the drawings.

図中、501は角膜、502は鞏膜、503は虹彩、504は光
源、506は投光レンズ、507は受光レンズ、509はイメー
ジセンサー、510はハーフミラである。o′は眼球の回
転中心、oは角膜501の曲率中心、a,bは虹彩503の端
部、cは虹彩の中心、dは第1プルキンエ像発生装置で
ある。アは受光レンズ507は光軸で図中x像と一致して
いる。イは眼球の光軸である。
In the figure, 501 is a cornea, 502 is a sclera, 503 is an iris, 504 is a light source, 506 is a light projecting lens, 507 is a light receiving lens, 509 is an image sensor, and 510 is a half mirror. o 'is the center of rotation of the eyeball, o is the center of curvature of the cornea 501, a and b are the ends of the iris 503, c is the center of the iris, and d is the first Purkinje image generator. In the figure, the light receiving lens 507 is at the optical axis and coincides with the x image in the figure. A is the optical axis of the eyeball.

光源504は観察者に対して不感の赤外発行ダイオード
で、投光レンズ506の焦点面に配置されている。光源504
より発行した赤外光は投光レンズ506により平行光とな
りハーフミラ510により反射され角膜501を照明する。角
膜501の表面で反射した赤外光の一部はハーフミラ510を
透過した受光レンズ507によりイメージセンサ509上の位
置d′に結像する。また虹彩503の端部a,bはハーフミラ
510、受光レンズ507を介してイメージセンサ509上の位
置a′,b′に結像する。受光レンズ507の光軸アに対す
る。眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩503の
端部a,bのz座標をza,zbとすると、虹彩503の中心位置
cの座標zcと表わされる。
The light source 504 is an infrared emitting diode insensitive to an observer, and is disposed on the focal plane of the light projecting lens 506. Light source 504
The emitted infrared light becomes parallel light by the light projecting lens 506, is reflected by the half mirror 510, and illuminates the cornea 501. A part of the infrared light reflected on the surface of the cornea 501 forms an image at a position d ′ on the image sensor 509 by the light receiving lens 507 transmitted through the half mirror 510. The ends a and b of the iris 503 are half mirrors
510, an image is formed at positions a 'and b' on the image sensor 509 via the light receiving lens 507. With respect to the optical axis a of the light receiving lens 507. When the rotation angle θ of the optical axis a of the eyeball is small, and the z coordinates of the ends a and b of the iris 503 are z a and z b , the coordinate z c of the center position c of the iris 503 is It is expressed as

また、第1プルキンエ像発生位置dのz座標をzd、角
膜501の曲率中心oと虹彩503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。このためイメージセンサ509上
に投影された各特異点(第1プルキンエ像zd′及び虹彩
端部za′,zb′)の位置を検出することにより眼球光軸
イの回転角θは明らかとなる。この時(1)式は とかきかえらる。但し、βは第1プルキンエ像発生位置
と受光レンズ507との距離l1と受光レンズ507とイメージ
センサ509との距離l0で決まる倍率で、通常ほぼ一定の
値をとる。
The z coordinate of the first Purkinje image generation position d is z d , and the distance between the center of curvature o of the cornea 501 and the center c of the iris 503 is ▲.
Assuming that ▼, the rotation angle θ of the eyeball optical axis a substantially satisfies the relational expression of ▼▼▼ sin θ ≒ z c −z d (1). Therefore, by detecting the position of each singular point (the first Purkinje image z d ′ and the iris ends z a ′, z b ′) projected on the image sensor 509, the rotation angle θ of the optical axis a of the eyeball becomes apparent. Becomes At this time, equation (1) is I can change it. However, beta is a magnification determined by the distance l 0 between the distance l 1 between the light receiving lens 507 and the image sensor 509 and the light receiving lens 507 and the first Purkinje image generation position, usually takes a substantially constant value.

以上の如き原理により視線の方向の検知が可能にな
る。
The direction of the line of sight can be detected based on the above principle.

[発明が解決しようとする課題] しかし、この種の従来の視線検知装置では、角膜の反
射率が第2.5%あり、例えば第2図に示すように、角膜
反射像の光量は充分に大きく、確実にその位置を検知で
きるが、虹彩の反射率は極めて小さく、瞳孔の中心位置
を決めるための虹彩と瞳孔の境を精度良く検知すること
は実際にはかなり困難であった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in this type of conventional visual axis detection device, the reflectance of the cornea is 2.5%, and for example, as shown in FIG. Although the position can be reliably detected, the reflectance of the iris is extremely small, and it is actually quite difficult to accurately detect the boundary between the iris and the pupil for determining the center position of the pupil.

本発明の目的は、虹彩と瞳孔の境や、鞏膜(白目)と
虹彩(黒目)の境である虹彩輪部を精度良く検知して、
視線の正確な検知を行なえる視線検知装置を提供するも
のである。
An object of the present invention is to accurately detect an iris limbus which is a boundary between an iris and a pupil or a boundary between a sclera (white eye) and an iris (black eye),
An object of the present invention is to provide a gaze detection device capable of accurately detecting a gaze.

[課題を解決するための手段] 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、
眼を照明する照明手段と、該照明手段により照明された
眼からの反射光でプルキンエ像位置及び眼の他の組織の
像位置を検知する固体撮像素子からなる像検知手段と、
該像検知手段で検知したプルキンエ像位置と眼の他の組
織の像位置との相対関係から視線方向を検知する視線演
算手段と、該固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時
間制御手段とを備ええ、該像検知出手段は一定量以上蓄
積された画像情報をすてるオーバーフロードレイン機能
及び各画素の画像情報のピーク値を出力するピーク値出
力機能を有する構造とし、また該蓄積時間制御手段は該
像検知手段の画像蓄積開始から画像情報のピーク値が一
定値に達するまでの時間を角膜と虹彩又は鞏膜の反射特
性の比に基づいて一定倍した値を蓄積時間とし、その蓄
積時間に達すると順次蓄積された画像情報を出力させる
ことを特徴とする視線検知装置にある。
[Means for Solving the Problems] The gist for achieving the object of the present invention is as follows.
Illuminating means for illuminating the eye, and an image detecting means comprising a solid-state imaging device for detecting the Purkinje image position and the image position of other tissues of the eye with reflected light from the eye illuminated by the illuminating means,
A line-of-sight calculation unit that detects a line-of-sight direction from a relative relationship between the Purkinje image position detected by the image detection unit and an image position of another tissue of the eye; and an accumulation time control unit that controls the accumulation time of the solid-state imaging device. The image detecting and outputting means has a structure having an overflow drain function for storing image information stored in a certain amount or more and a peak value output function for outputting a peak value of image information of each pixel. The accumulation time is a value obtained by multiplying the time from the start of image accumulation by the image detection means to the time when the peak value of the image information reaches a certain value based on the ratio of the reflection characteristics of the cornea and the iris or sclera to the accumulation time. An eye-gaze detecting device is characterized in that, when it reaches, the image information sequentially stored is output.

[作用] 上記の如く構成した視線検知装置は、検出したい画像
情報を、画像の蓄積時間を制御することで比倍し、夫々
拡大した情報として取出すことができる。
[Effect] The gaze detecting device configured as described above can extract image information to be detected by multiplying the image information by controlling the accumulation time of the image and expanding the information respectively.

[実 施 例] 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1図は本発明に関わる視線検知装置を有するカメラ
の光学ブロックの一実施例である。
FIG. 1 is an embodiment of an optical block of a camera having a visual line detection device according to the present invention.

1は撮影レンズ、2はクイックリターンミラー、3は
ピント板、4はコンデンサレンズ、5はペンタプリズム
であり通常のファインダー光学系を形成している。
1 is a photographic lens, 2 is a quick return mirror, 3 is a focus plate, 4 is a condenser lens, and 5 is a pentaprism, which forms a normal finder optical system.

6は内部に可視光透過で赤外光反射のビームスプリッ
ターを有するアイピースレンズ、7はビームスプリッタ
ー、8は投光レンズ、9は受光レンズ、10は投光用赤外
LED、11はリニアまたはエリア型のCCD等の光電変換素子
であり、視線検知装置を形成している。12は投影者の目
である。
6 is an eyepiece lens having a beam splitter for transmitting visible light and reflecting infrared light inside, 7 for a beam splitter, 8 for a light projecting lens, 9 for a light receiving lens, and 10 for infrared light for projecting.
The LED 11 is a photoelectric conversion element such as a linear or area type CCD, and forms a visual line detection device. 12 is the eye of the projector.

赤外LED10から投光された光は投光レンズ8で平行光
束に変換され目12に照射される。目の角膜や、虹彩から
の反射光は、ビームスプリッター7で反射し、受光レン
ズ9を介して、光電変換素子(固定撮像素子)11上に結
像するように構成されている。
The light emitted from the infrared LED 10 is converted into a parallel light beam by the light projecting lens 8 and irradiated to the eye 12. The light reflected from the cornea of the eye and the iris is reflected by the beam splitter 7, and forms an image on the photoelectric conversion element (fixed imaging element) 11 via the light receiving lens 9.

この固体撮像素子11は、一部の画素の信号が飽和して
も隣接画素へ悪影響を与えないオーバーフロードレイン
機能と、フローテングゲート等の各画素に蓄積されてい
る画像の情報を非破壊にリアルタイムで直接モニターで
きる機能と、モニター出力の最大値をモニターする、所
謂リアルタイムピーク値出力機能とを有するもので、そ
の構成を第3図に示す。
The solid-state imaging device 11 has an overflow drain function that does not adversely affect adjacent pixels even if the signal of some pixels is saturated, and non-destructively real-time non-destructive image information stored in each pixel such as a floating gate. And a so-called real-time peak value output function for monitoring the maximum value of the monitor output. The configuration is shown in FIG.

第3図は固体撮像素子11の構成の一例を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the solid-state imaging device 11.

図中31は画像情報を蓄えるための光電変換蓄積部、32
は光電変換蓄積部31の情報を読み出し用のアナログシフ
トレジスタ33に移送するための電荷移送ゲートであり、
B端子から電荷移送パルスが入力されると、アナログシ
フトレジスタ33への情報の移送を行ない、その情報が端
子Cから出力される。34は光電変換蓄積部31の情報があ
る一定値に達すると、それ以上の情報を棄てるオーバー
フロードレイン、35は光電変換蓄積部31の各情報を非破
壊的に検知し、それらの最大値を端子Aから出力するリ
アルタイムピーク出力回路である。
In the figure, 31 is a photoelectric conversion storage unit for storing image information, 32
Is a charge transfer gate for transferring the information of the photoelectric conversion storage unit 31 to the analog shift register 33 for reading,
When a charge transfer pulse is input from the B terminal, information is transferred to the analog shift register 33, and the information is output from the terminal C. 34 is an overflow drain that discards further information when the information of the photoelectric conversion storage unit 31 reaches a certain value, and 35 detects non-destructively each information of the photoelectric conversion storage unit 31 and outputs the maximum value of them to the terminal. A is a real-time peak output circuit that outputs from A.

ところで、眼球12に赤外LED10からの光を照射し、そ
の反射像を固体撮像素子11上に結像させ、眼球中央部を
水平に走査したときの眼球の位置に対応する水平走査信
号Bは第2図に示すようになる。
Incidentally, the eyeball 12 is irradiated with light from the infrared LED 10, the reflected image is formed on the solid-state imaging device 11, and the horizontal scanning signal B corresponding to the position of the eyeball when the center of the eyeball is horizontally scanned is As shown in FIG.

図からも明らかなように、角膜反射像は非常に強く正
確に検知できるが、他の組織の境のコントラストは低
く、虹彩と瞳孔の境や、白目と黒目の境である虹彩輪部
を精度良く検知することは前述したようにかなり困難で
ある。
As can be seen from the figure, the corneal reflection image can be detected very strongly and accurately, but the contrast between the borders of other tissues is low, and the iris border between the iris and the pupil and the border between the iris and the iris of the iris can be accurately detected. It is quite difficult to detect well as described above.

本実施例はこのような水平走査信号Bにおける虹彩と
瞳孔の境や、白目と黒目の境である虹彩輪部の高精度検
知を、固体撮像素子11に蓄積する画像の蓄積時間を第4
図(A)に示す制御装置によって制御し、例えば第5図
に示すように虹彩輪部を拡大した信号を得ることによっ
て実現している。
In this embodiment, the high-precision detection of the boundary between the iris and the pupil and the boundary of the iris, which is the boundary between the iris and the iris, in the horizontal scanning signal B is performed by setting the accumulation time of the image accumulated in the solid-state imaging device 11 to the fourth time.
This is realized by controlling with the control device shown in FIG. 5A and obtaining, for example, a signal obtained by enlarging the iris portion as shown in FIG.

第4図は、固体撮像素子11への情報蓄積時間を制御し
て、その出力情報を処理する制御装置のブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram of a control device for controlling the information accumulation time in the solid-state imaging device 11 and processing the output information.

この制御装置のブロック図を説明する前に、制御の基
本的な原理を固体撮像素子11の構造特性に基づき説明す
る。
Before explaining the block diagram of this control device, the basic principle of control will be described based on the structural characteristics of the solid-state imaging device 11.

固体撮像素子11は眼球12で反射した赤外LED10からの
反射像が照射されると、出力端子Aからリアルタイムに
ピーク値が出力されることになり、そのピーク値は第2
図から明らかなように角膜反射像であるが、この角膜反
射像のピーク値が飽和レベル付近の一定レベルに達した
時点でB端子に電荷移送パルスを入力して出力端子Cか
ら蓄積された画像情報を出力すると、第2図に示す水平
走査信号Bしか得られなくなる。そこで、角膜反射像の
ピーク値が飽和レベル付近の一定レベルに達しても電荷
移送パルスの入力は行なわず、そのまま反射像を蓄積さ
せておくと、固体撮像素子11の光電変換蓄積部31には角
膜反射像の情報、虹彩と瞳孔の境や、白目と黒目の境で
ある虹彩輪部の各情報が蓄積され、その値が夫々大きく
なり、やがて角膜反射像の情報が飽和しオーバーフロー
することになるが、オーバーフロードレイン機能を有し
ているので隣接画素への悪影響はない。次に飽和レベル
付近の一定レベルに達する情報は、第2図から明らかな
ように虹彩輪部の情報であるが、この時点での虹彩輪部
の情報はその蓄積時間比倍された値になっている。
When the solid-state imaging device 11 irradiates the reflected image from the infrared LED 10 reflected by the eyeball 12, a peak value is output from the output terminal A in real time, and the peak value is set to the second value.
As is apparent from the figure, the image is a corneal reflection image. When the peak value of the corneal reflection image reaches a certain level near the saturation level, a charge transfer pulse is input to the B terminal and the image is accumulated from the output terminal C. When the information is output, only the horizontal scanning signal B shown in FIG. 2 can be obtained. Therefore, even if the peak value of the corneal reflection image reaches a certain level near the saturation level, the charge transfer pulse is not input, and the reflection image is stored as it is. The information of the corneal reflection image, the information of the iris and pupil boundary, and the information of the iris limbus, which is the boundary of the iris and iris, are accumulated, and their values increase, and eventually the information of the corneal reflection image is saturated and overflows. However, since it has an overflow drain function, there is no adverse effect on adjacent pixels. Next, the information that reaches a certain level near the saturation level is the information of the iris portion as is clear from FIG. 2, but the information of the iris portion at this time is a value multiplied by the accumulation time ratio. ing.

したがって、虹彩輪部の正確な情報が必要な場合に
は、角膜反射像の情報が飽和レベル付近の一定レベルに
達するのに要する時間から角膜と白目の反射特性の比に
基づく一定時間経過後に電荷移送パルスの入力を行なう
ことで、拡大した虹彩輪部の情報を出力端子Cから取出
しできることになる。
Therefore, when accurate information on the iris limbus is required, the charge is required after a certain time based on the ratio of the reflection characteristics of the cornea and the white of the eye to the time required for the information of the corneal reflection image to reach a certain level near the saturation level. By inputting the transfer pulse, the information of the enlarged iris part can be extracted from the output terminal C.

また、虹彩と瞳孔の境の正確な情報を必要とする場合
には、角膜反射像の情報が飽和レベル付付近の一定レベ
ルに達するのに要する時間から角膜と虹彩の反射特性の
比に基づく一定時間経過後に電荷移送パルスの入力を行
なえば良いことになる。
When accurate information on the boundary between the iris and the pupil is required, the time required for the information of the corneal reflection image to reach a certain level near the saturation level is determined based on the ratio of the reflection characteristics of the cornea and the iris. It suffices to input a charge transfer pulse after a lapse of time.

次に制御装置を説明する。 Next, the control device will be described.

42,43はリファレンス電圧V0発生用の抵抗、44はコン
パレータ、45はラッチ回路、46はカウンタ、47は第1情
報部、48は第2情報部、49は選択スイッチ、50は乗算
器、51はメモリー、52はマグニチュードコンパレータ、
53はA/D変換回路、54,55は上限レベル電圧V1発生用の抵
抗、56,57は下限レベル電圧V2発生用の抵抗、58は視線
演算処理回路で、第1情報部47には角膜と白目の反射特
性の比、すなわち第2図において、角膜反射像のピーク
レベルa1と虹彩輪部のピークレベルa2との比に基づいて
決まる情報が入力され、第2情報部48には角膜と虹彩の
反射特性の比、すなわち第2図において、角膜反射像の
ピークレベルa1と虹彩のピークレベルa3との比に基づい
て決まる情報が入力されている。なおこの視線演算処理
回路58の詳細については後記する。
42 and 43 the resistance of the reference voltage V 0 for generating, 44 a comparator, 45 denotes a latch circuit, the counter 46, the first information unit 47, 48 and the second information unit, the selection switch 49, 50 is a multiplier, 51 is memory, 52 is magnitude comparator,
53 A / D conversion circuit, 54 and 55 the resistance of the upper-limit level voltages V 1 for generating, 56, 57 the resistance of lower-level voltage V 2 for generating, 58 in line-of-sight operation processing circuit, the first information unit 47 in the ratio of the reflection properties of the cornea and the white of the eye, i.e. the second view, information determined based on the ratio between the peak level a 2 of the peak level a 1 and the iris limbus of the cornea reflection image is input, the second information unit 48 the ratio of the reflection properties of the cornea and the iris, that is, in FIG. 2, information determined based on the ratio between the peak level a 1 and the peak level a 3 of the iris of the cornea reflection image is input. The details of the line-of-sight calculation processing circuit 58 will be described later.

このように構成した制御装置、固体撮像素子11のA端
子からの各画素のピークの出力がコンパレータ44にリア
ルタイムに入力され、その値がリファレンス電圧V0に達
するとコンパレータ44出力が反転し、固体撮像素子11の
画像情報の蓄積開始と共に、カウントを開始しているカ
ウンタ46のカウント値をラッチ回路45でラッチする。
Thus constituted control apparatus, the output of the peak of each pixel from the A terminal of the solid-state image sensor 11 is input in real time to the comparator 44, the comparator 44 output is inverted and its value reaches the reference voltage V 0, the solid The count value of the counter 46 that has started counting is latched by the latch circuit 45 at the same time as the start of accumulation of image information of the image sensor 11.

一方、虹彩輪部の情報または虹彩と瞳孔との境の情報
のどちらの情報を必要とするかを選択スイッチ49により
予め選択し、ラッチ回路45でラッチした情報と選択スイ
ッチ49で選択した情報とを乗算器50で乗算し、メモリー
51に格納する。ここで、マグニチュードコンパレータ52
は、カウンタ46のカウント値とメモリー51に格納された
データとを比較し、カウンタ46のカウント値がメモリー
51のデータと合致すると合致信号を発生し、固体撮像素
子11の入力端子Bに電荷移送パルスが加わり、出力端子
Cから画像情報が出力されはじめる。
On the other hand, which of the iris information or the information of the boundary between the iris and the pupil is required is selected in advance by the selection switch 49, and the information latched by the latch circuit 45 and the information selected by the selection switch 49 are selected. Is multiplied by a multiplier 50, and the
Store in 51. Here, the magnitude comparator 52
Compares the count value of the counter 46 with the data stored in the memory 51 and stores the count value of the counter 46 in the memory.
When the data matches the data of 51, a match signal is generated, a charge transfer pulse is applied to the input terminal B of the solid-state imaging device 11, and image information starts to be output from the output terminal C.

すなわち、固体撮像素子11への画像情報の蓄積が開始
され、コンパレータ44が反転する迄の時間を、第1情報
部47又は第2情報部48からの情報に基づいて一定時間比
倍した後に画像情報が出力されることになる。
That is, after the accumulation of the image information in the solid-state imaging device 11 is started and the time until the comparator 44 is inverted is multiplied by a fixed time based on the information from the first information section 47 or the second information section 48, the image is increased. Information will be output.

固体撮像素子11の出力端子Cからの画像情報は、撮影
者視線の方向を視線演算処理回路58にて処理するため
に、上下限の電圧レベルV1,V2の設定されているA/D変換
回路53によりA/D変換されることになり、例えば第1情
報部47を選択して虹彩輪部を検知する場合には、第5図
に示すように、画像信号V3はA/D変換の上下限の電圧レ
ベルV1,V2に対して常に最適のレベルに入るようにな
る。なお下限の電圧レベルV2は、例えば固体撮像素子11
の暗電流信号レベル付近に設定すればよい。
Image information from the output terminal C of the solid-state imaging device 11, in order to process the direction of the photographer gaze at gaze arithmetic processing circuit 58, that have been set A / D voltage level V 1, V 2 of the upper and lower limit would be a / D converted by the conversion circuit 53, for example, when it selects the first information unit 47 for detecting the iris annulus, as shown in FIG. 5, the image signal V 3 is a / D The optimum level is always set for the upper and lower limit voltage levels V 1 and V 2 of the conversion. Note that the lower limit voltage level V 2 is, for example, the solid-state imaging device 11.
May be set near the dark current signal level.

視線演算処理回路58は、角膜反射像、虹彩と瞳孔の境
界、虹彩輪部の情報等に基づいて撮影者の視線の方向を
検知し、その検知情報に基づき不図示のカメラの露出制
御回路、焦点検出回路等を制御し、撮影者が写したいも
のに露出やピントを合せるようにしている。
The gaze calculation processing circuit 58 detects the direction of the gaze of the photographer based on the corneal reflection image, the boundary between the iris and the pupil, information on the iris limbus, and the like, based on the detection information, an exposure control circuit of a camera (not shown), The focus detection circuit and the like are controlled so that the photographer adjusts the exposure and focus to what he or she wants to capture.

この視線演算処理回路58は、第4図(B)に示すよう
に構成されている。
The line-of-sight calculation processing circuit 58 is configured as shown in FIG. 4 (B).

101はA/D変換回路53からの出力信号に基づいて、瞳孔
のエッジを検知する瞳孔エッジ検知部、102は瞳孔エッ
ジ検知部101から出力される情報から瞳孔の中心を検知
する瞳孔中心検知部、103はA/D変換回路53からの出力信
号に基づいて角膜反射像位置を検知する角膜反射像位置
検知部、104は角膜反射像位置検知部103からの角膜反射
像位置(第1プルキンエ像)と瞳孔中心検知部102から
の瞳孔中心情報とに基づき、第6図に示す方法にて視線
の方向を演算処理する視軸演算部である。
Reference numeral 101 denotes a pupil edge detection unit that detects a pupil edge based on an output signal from the A / D conversion circuit 53, and 102 denotes a pupil center detection unit that detects a pupil center from information output from the pupil edge detection unit 101. And 103, a corneal reflection image position detection unit for detecting a corneal reflection image position based on an output signal from the A / D conversion circuit 53, and 104, a corneal reflection image position (first Purkinje image) from the corneal reflection image position detection unit 103. ) And the pupil center information from the pupil center detection unit 102. This is a visual axis calculation unit that calculates the direction of the line of sight by the method shown in FIG.

なお上記の実施例において、固体撮像素子11からの出
力画像信号中、角膜反射像の信号は飽和したものであ
り、角膜反射像のボケが予めわかっていれば、飽和した
信号から角膜反射像位置を精度良く検知することもでき
る。
In the above embodiment, among the output image signals from the solid-state imaging device 11, the signal of the corneal reflection image is saturated, and if the blur of the corneal reflection image is known in advance, the position of the corneal reflection image is determined from the saturated signal. Can be accurately detected.

また、西洋人と東洋人等の人種によって、角膜と虹彩
または白目の反射特性の比が異なるが、第4図(A)の
第1,第2情報部47,48に対応する情報を設定すれば良
い。
The ratio of the reflection characteristics of the cornea and the iris or the white of the eye differs depending on the race, such as Westerners and Easterners, but information corresponding to the first and second information units 47 and 48 in FIG. 4 (A) is set. Just do it.

[発明の効果] 以上の如く本発明を用いると、瞳孔と虹彩の境や虹彩
輪部をS/N良く検知できるので、高精度の視線検知が可
能になる著しい効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, when the present invention is used, the boundary between the pupil and the iris and the iris of the iris can be detected with good S / N, so that there is a remarkable effect that high-precision gaze detection becomes possible.

また、投光用LED等の照明手段の光パワーが変動して
も固体撮像素子のピーク出力回路を介して、素子の蓄積
時間が自動的に補正されるので常に最適な出力レベルの
虹彩や白目の信号が得られ、高精度の視線検知が可能に
なる効果もある。
In addition, even if the light power of the illumination means such as a light emitting LED fluctuates, the accumulation time of the element is automatically corrected via the peak output circuit of the solid-state imaging element, so that the iris and white eye always have the optimal output level. Is obtained, and there is also an effect that highly accurate gaze detection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による視線検知装置の一実施例を有する
カメラの光学ブロック図、第2図は眼球の位置に対応す
る固体撮像素子の水平走査信号を示す図、第3図は固体
撮像素子の1例を示すブロック図、第4図(A)はその
視線検知装置の制御装置の1例を示すシステムブロック
図、第4図(B)はその視線演算処理回路の詳細を示す
ブロック図、第5図は固体撮像素子からの出力波形の1
例を示す図、第6図は角膜反射像と瞳孔中心を用いて視
線の検知を行なう従来の視線検知装置の概略図である。 7……ビームスプリッター、 8……投光レンズ、 9……受光レンズ、 10……赤外LED、 11……固体撮像素子(リニア又はエリア型の光電変換素
子)、 12……目(眼球)。
FIG. 1 is an optical block diagram of a camera having an embodiment of a gaze detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a horizontal scanning signal of a solid-state image sensor corresponding to the position of an eyeball, and FIG. FIG. 4 (A) is a system block diagram showing an example of a control device of the gaze detection device, FIG. 4 (B) is a block diagram showing details of the gaze calculation processing circuit, FIG. 5 shows one of the output waveforms from the solid-state imaging device.
FIG. 6 is a view showing an example, and FIG. 6 is a schematic view of a conventional eye gaze detecting apparatus for detecting a gaze using a corneal reflection image and a pupil center. 7: Beam splitter, 8: Projecting lens, 9: Receiving lens, 10: Infrared LED, 11: Solid-state imaging device (linear or area type photoelectric conversion device), 12: Eye (eyeball) .

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−109476(JP,A) 特開 昭55−110477(JP,A) 特開 昭59−105779(JP,A) 特開 昭57−93782(JP,A) 特開 昭62−178076(JP,A) 特開 昭63−37653(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 3/113 Continuation of the front page (56) References JP-A-57-109476 (JP, A) JP-A-55-110477 (JP, A) JP-A-59-105779 (JP, A) JP-A-57-93782 (JP, A) JP-A-62-178076 (JP, A) JP-A-63-37653 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) A61B 3/113

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】眼を照明する照明手段と、該照明手段によ
り照明された眼からの反射光でプルキンエ像位置及び眼
の他の組織の像位置を検知する固体撮像素子からなる像
検知手段と、該像検知手段で検知したプルキンエ像位置
と眼の他の組織の像位置との相対関係から視線方向を検
知する視線演算手段と、該固定撮像素子の蓄積時間をを
制御する蓄積時間制御手段とを備え、 該像検知出手段は一定量以上蓄積された画像情報をすて
るオーバーフロードレイン機能及び各画素の画像情報の
ピーク値を出力するピーク値出力機能を有する構造と
し、また該蓄積時間制御手段は該像検知手段の画像蓄積
開始から画像情報のピーク値が一定値に達するまでの時
間を角膜と虹彩又は鞏膜の反射特性の比に基づいて一定
倍した値を蓄積時間とし、その蓄積時間に達すると順次
蓄積された画像情報を出力させることを特徴とする視線
検知装置。
1. An illuminating means for illuminating an eye, and an image detecting means comprising a solid-state imaging device for detecting a Purkinje image position and an image position of another tissue of the eye by reflected light from the eye illuminated by the illuminating means. Line-of-sight calculating means for detecting a line-of-sight direction based on the relative relationship between the Purkinje image position detected by the image detecting means and the image position of another tissue of the eye, and storage time control means for controlling the storage time of the fixed image sensor Wherein the image detection and output means has a structure having an overflow drain function for storing image information stored in a certain amount or more and a peak value output function for outputting a peak value of image information of each pixel. The means sets the accumulation time to a value obtained by multiplying the time from the start of image accumulation by the image detection means to the time when the peak value of the image information reaches a certain value based on the ratio of the reflection characteristics of the cornea and the iris or the sclera to the accumulation time. A line-of-sight detection device that outputs sequentially accumulated image information when the time has arrived.
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