JP2925147B2 - 視線検出装置及び光学機器 - Google Patents
視線検出装置及び光学機器Info
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- JP2925147B2 JP2925147B2 JP63231934A JP23193488A JP2925147B2 JP 2925147 B2 JP2925147 B2 JP 2925147B2 JP 63231934 A JP63231934 A JP 63231934A JP 23193488 A JP23193488 A JP 23193488A JP 2925147 B2 JP2925147 B2 JP 2925147B2
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- line
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は視線の方向を検出するための装置に関し、特
に被検眼と検出装置の検出光学系とが偏心している場合
でも視線方向を正確に検出できる装置であってカメラの
様な光学機器と組合せて使用するのに適した装置に関す
る。
に被検眼と検出装置の検出光学系とが偏心している場合
でも視線方向を正確に検出できる装置であってカメラの
様な光学機器と組合せて使用するのに適した装置に関す
る。
従来より被検眼の視線方向を検出する装置は周知であ
る。例えばJournal of Optical Society of America,vo
l.63,No.8,921頁以下に説明された方法あるいは特開昭6
1−172552号に開示の方法は、被検眼の前眼部へ光線を
投射し、角膜あるいは水晶体による反射像であるプルキ
ンエ像を利用するものである。これとは別に、虹彩の輪
郭を用いる視線検出法として第８図の様な構成が提案さ
れている。
る。例えばJournal of Optical Society of America,vo
l.63,No.8,921頁以下に説明された方法あるいは特開昭6
1−172552号に開示の方法は、被検眼の前眼部へ光線を
投射し、角膜あるいは水晶体による反射像であるプルキ
ンエ像を利用するものである。これとは別に、虹彩の輪
郭を用いる視線検出法として第８図の様な構成が提案さ
れている。
この方法は虹彩（黒目の部分）が強膜（白目の部分）
より低射率が低く、両者の境界の検出が比較的容易な点
を利用しており、まず光源LSで虹彩輪郭（虹彩と強膜の
境界部）の水平両側をスポツト状または短冊状に説明す
る。その反射光を２個の受光素子で受光し、その差分信
号から水平方向の眼球運動量（回転角）を検出する。ま
た２個の受光素子の和信号により垂直方向の眼球運動量
を検出する。なお光源には赤外発光ダイオード、受光素
子としては赤外フオトダイオードを用いて人間の眼への
違和感をなくしている。
より低射率が低く、両者の境界の検出が比較的容易な点
を利用しており、まず光源LSで虹彩輪郭（虹彩と強膜の
境界部）の水平両側をスポツト状または短冊状に説明す
る。その反射光を２個の受光素子で受光し、その差分信
号から水平方向の眼球運動量（回転角）を検出する。ま
た２個の受光素子の和信号により垂直方向の眼球運動量
を検出する。なお光源には赤外発光ダイオード、受光素
子としては赤外フオトダイオードを用いて人間の眼への
違和感をなくしている。
従来の視線検出装置は検出装置の光軸と被検眼の光軸
を一致させて使用することを前提として構成されている
ため、一眼レフレツクスカメラ等の光学機器の接眼レン
ズを不用意に覗いている被検眼の様に接眼レンズ光軸と
眼球軸との間に偏心が含まれる可能性が大きい場合には
不向きである。
を一致させて使用することを前提として構成されている
ため、一眼レフレツクスカメラ等の光学機器の接眼レン
ズを不用意に覗いている被検眼の様に接眼レンズ光軸と
眼球軸との間に偏心が含まれる可能性が大きい場合には
不向きである。
因に一眼レフレツクスカメラを覗いている被検眼の視
線の方向を検出する必要性は、最近、カメラの自動焦点
検出技術が進歩して焦点を検出する測距視野が画面中心
のみならず、複数箇所に設けられ、その内の１つを迅速
に選択するための入力手段が求められる様になった点あ
るいはカメラの他の撮影条件、例えば平均測光と重点測
光の切換あるいは複数の撮影モードの内の１つを選択入
力する手段を簡略化したいと云う欲求に基づいている。
この様な必要性はカメラのみならず、顕微鏡等の観察装
置あるいは位置整合装置などにも存在する。
線の方向を検出する必要性は、最近、カメラの自動焦点
検出技術が進歩して焦点を検出する測距視野が画面中心
のみならず、複数箇所に設けられ、その内の１つを迅速
に選択するための入力手段が求められる様になった点あ
るいはカメラの他の撮影条件、例えば平均測光と重点測
光の切換あるいは複数の撮影モードの内の１つを選択入
力する手段を簡略化したいと云う欲求に基づいている。
この様な必要性はカメラのみならず、顕微鏡等の観察装
置あるいは位置整合装置などにも存在する。
本発明は観察者が接眼部を覗いた際に、接眼部と被検
眼が正確に整合されていなかったとしても視線方向を正
しく検出することを目的とする。
眼が正確に整合されていなかったとしても視線方向を正
しく検出することを目的とする。
本発明は、眼は照明する光源と、前記眼の像をイメー
ジセンサ上に形成する結像光学系と、前記イメージセン
サの出力に基いて前記眼の像の虹彩と強膜の境界におけ
る複数箇所の位置を検出し、検出結果から前記眼の回転
角及び前記眼の前記結像光学系に対する変位量を求める
ことによって前記眼の視線の方向を求める演算手段とを
有することを特徴とする。
ジセンサ上に形成する結像光学系と、前記イメージセン
サの出力に基いて前記眼の像の虹彩と強膜の境界におけ
る複数箇所の位置を検出し、検出結果から前記眼の回転
角及び前記眼の前記結像光学系に対する変位量を求める
ことによって前記眼の視線の方向を求める演算手段とを
有することを特徴とする。
以下、本発明の実施例を説明することとし、まず基本
的考方を第１図を使って述べる。図は水平光学断面に当
るもので、１はラインセンサー、２は結像レンズ、３は
被検眼球を示す。ラインセンサー１と結像レンズ２の設
定距離をｆ、その際にラインセンサー１と共役な位置を
占める被検眼３と接眼レンズ２との間隔をｌとする。ｘ
座標を結像レンズ２の光軸上に彩り、ｚ座標を結像レン
ズ２の主点を通りｘ座標に垂直に彩っている。
的考方を第１図を使って述べる。図は水平光学断面に当
るもので、１はラインセンサー、２は結像レンズ、３は
被検眼球を示す。ラインセンサー１と結像レンズ２の設
定距離をｆ、その際にラインセンサー１と共役な位置を
占める被検眼３と接眼レンズ２との間隔をｌとする。ｘ
座標を結像レンズ２の光軸上に彩り、ｚ座標を結像レン
ズ２の主点を通りｘ座標に垂直に彩っている。
またｂは虹彩の半径、ｃは角膜前面の曲率半径、γは
眼球の回転中心Ｏから角膜前面までの距離であり、Ｓは
結像レンズ光軸と眼球の軸との変位量を示す。
眼球の回転中心Ｏから角膜前面までの距離であり、Ｓは
結像レンズ光軸と眼球の軸との変位量を示す。
図に描く状態では被検眼３は変位量Ｓだけ偏心し、角
度θの方向視線を向けているわけである。尚、人が物を
見るとき、眼軸から若干外れた黄斑で見るため、眼軸と
視軸には一定量の偏差が存在するが、この分はオフ・セ
ツトして取扱えば良い。
度θの方向視線を向けているわけである。尚、人が物を
見るとき、眼軸から若干外れた黄斑で見るため、眼軸と
視軸には一定量の偏差が存在するが、この分はオフ・セ
ツトして取扱えば良い。
回転角θ，変位量Ｓの場合の虹彩輪郭の座標を（X1,Y
1），（X2,Y2）、センサー上での結像位置を（−f,
K1），（−f,K2）とすると、 であるので、これよりK1,K2は次式の様になる。
1），（X2,Y2）、センサー上での結像位置を（−f,
K1），（−f,K2）とすると、 であるので、これよりK1,K2は次式の様になる。
但し である。
今、これらの諸量の個人差は実用上定数とみなせるか
ら、b,c,l,γ,aを定数とすれば（１）式はθ,Sは関する
連立方程式となるので、これを解けばθ,Sを求めること
がでいる。その解は、 となる。ただし よってイメージセンサーにより虹彩輪郭の左端右端の座
標を求めれば正確に眼球の回転量と変位量すなわち視線
の方向を求めることができる。
ら、b,c,l,γ,aを定数とすれば（１）式はθ,Sは関する
連立方程式となるので、これを解けばθ,Sを求めること
がでいる。その解は、 となる。ただし よってイメージセンサーにより虹彩輪郭の左端右端の座
標を求めれば正確に眼球の回転量と変位量すなわち視線
の方向を求めることができる。
以上の方法を実施する視線検出装置をカメラに組込ん
だ場合の装置を第２図に示す。
だ場合の装置を第２図に示す。
図中、10は撮影レンズ、11は主ミラーで、主ミラー11
は撮影レンズ10を通過した光束の大半を反射し、一部を
透過させる。12はサブミラーで、主ミラー11を透過した
光束をカメラボデイの底部へ反射させる。13は複数の測
距視野を持った焦点検出ユニツトである。14は焦点板、
15は情報表示板で、第３図の様に例えば撮影画面内に測
距視野マークを表示し、またAv,Tv,P,Mの様な露出制御
モード、Ｓ（シングル）,C（連続）,M（マニユアル）の
様なフオーカスモードを表示する。図示しないレリーズ
ボタンの押込みに同期させて露出モード表示、あるいは
フオーカスモード表示のいずれかに視線を向けて選択し
たモードを登録することもできるし、また測距視野の１
つを登録することもできる。
は撮影レンズ10を通過した光束の大半を反射し、一部を
透過させる。12はサブミラーで、主ミラー11を透過した
光束をカメラボデイの底部へ反射させる。13は複数の測
距視野を持った焦点検出ユニツトである。14は焦点板、
15は情報表示板で、第３図の様に例えば撮影画面内に測
距視野マークを表示し、またAv,Tv,P,Mの様な露出制御
モード、Ｓ（シングル）,C（連続）,M（マニユアル）の
様なフオーカスモードを表示する。図示しないレリーズ
ボタンの押込みに同期させて露出モード表示、あるいは
フオーカスモード表示のいずれかに視線を向けて選択し
たモードを登録することもできるし、また測距視野の１
つを登録することもできる。
16はペンタプリズム、17はアイピースである。18は光
路分割鏡で、例えばダイクロイツクミラーを使用し、可
視光を透過させ赤外光を反射させる。19は結像レンズ
で、この結像レンズ19とアイピース17を合成したもの
が、第１図の結像レンズ２に相当する。1a,1b,1cは夫
々、ライン・イメージセンサーで、図面に垂直方向に３
本並設されている。照明系は後述する。
路分割鏡で、例えばダイクロイツクミラーを使用し、可
視光を透過させ赤外光を反射させる。19は結像レンズ
で、この結像レンズ19とアイピース17を合成したもの
が、第１図の結像レンズ２に相当する。1a,1b,1cは夫
々、ライン・イメージセンサーで、図面に垂直方向に３
本並設されている。照明系は後述する。
フアインダー内の表示が前に触れた第３図に示すよう
な場合について考えることにする。撮影者が測距点・測
光点を選択するときは中央の列を、露出制御モードを選
択するときは上の列を、フオーカスモードを選択すると
きは下の列をにらむことになる。どの列をにらんでいる
かの判別は1a〜1cのセンサ上で虹彩の幅がもっとも大き
く結像されているセンサーを判別することで行う。すな
わち、センサー1aにおいて（K1−K2）の値が他のセンサ
ーにおける（K1−K2）の値より大きければセンサー1aに
対応するフオーカスモードを選択したと判断する。同様
にセンサー1bにおける（K1−K2）の値が最大なら測距離
・測光点をセンサー1cにおける（K1−K2）の値が最大な
ら露出制御モードを選択したと判断する。この縦方向の
視線検出に対しても当然カメラの場合には検出系と眼球
の相対的位置の変化が生じる。よって回転量と変位量を
正確に把握しなければ正確な視線の方向を求めることが
できない。しかし、この場合は３つの列の間隔が十分に
華えているので正確な視線の方向がわからなくてもおお
まかな視線の方向がわかれば十分である。そのためには
３つのセンサー上での虹彩の幅、つまり（K1−K2）を比
較し、どのセンサー上で最大になっているのかを知れば
よい。
な場合について考えることにする。撮影者が測距点・測
光点を選択するときは中央の列を、露出制御モードを選
択するときは上の列を、フオーカスモードを選択すると
きは下の列をにらむことになる。どの列をにらんでいる
かの判別は1a〜1cのセンサ上で虹彩の幅がもっとも大き
く結像されているセンサーを判別することで行う。すな
わち、センサー1aにおいて（K1−K2）の値が他のセンサ
ーにおける（K1−K2）の値より大きければセンサー1aに
対応するフオーカスモードを選択したと判断する。同様
にセンサー1bにおける（K1−K2）の値が最大なら測距離
・測光点をセンサー1cにおける（K1−K2）の値が最大な
ら露出制御モードを選択したと判断する。この縦方向の
視線検出に対しても当然カメラの場合には検出系と眼球
の相対的位置の変化が生じる。よって回転量と変位量を
正確に把握しなければ正確な視線の方向を求めることが
できない。しかし、この場合は３つの列の間隔が十分に
華えているので正確な視線の方向がわからなくてもおお
まかな視線の方向がわかれば十分である。そのためには
３つのセンサー上での虹彩の幅、つまり（K1−K2）を比
較し、どのセンサー上で最大になっているのかを知れば
よい。
そして撮影者がどの列をにらんでいるのがわかった
ら、その中でどれを選択したのかを次に判別する。これ
は、どのセンサー上で虹彩の幅が最大になっているかを
比較する際に求めたK1,K2を用いて行う。すなわち、撮
影者がにらんでいる列に対応するセンサー上でのK1,K2
と（２）式を用いて回転角θ、変位量Ｓを算出し、正確
な視線の方向を求める。この視線の方向より撮影者の意
図したものを知ることができる。（２）式の計算はカメ
ラ内のマイクロコンピュータ20を用いれば可能であるこ
とは言うまでもない。
ら、その中でどれを選択したのかを次に判別する。これ
は、どのセンサー上で虹彩の幅が最大になっているかを
比較する際に求めたK1,K2を用いて行う。すなわち、撮
影者がにらんでいる列に対応するセンサー上でのK1,K2
と（２）式を用いて回転角θ、変位量Ｓを算出し、正確
な視線の方向を求める。この視線の方向より撮影者の意
図したものを知ることができる。（２）式の計算はカメ
ラ内のマイクロコンピュータ20を用いれば可能であるこ
とは言うまでもない。
この様にして縦方向の視線の向きをおおまかに、横方
向に視線の向きを正確に求めることにより、第３図に示
すフアインダー表示の中のどこに撮影者の視線が向いて
いるのかを知うことができる。
向に視線の向きを正確に求めることにより、第３図に示
すフアインダー表示の中のどこに撮影者の視線が向いて
いるのかを知うことができる。
なお、虹彩輪郭のコントラストを高め検出の精度をあ
げるために実際には第４図に示すように光源7a,7bで虹
彩輪郭を照明する。この光源は赤外発光素子であること
が望ましい。なぜならば、人間の視感度内の光を投光す
ることは、撮影者のフアインダーの観察をしづらくする
からである。また光源に赤外発光素子を用い、18のミラ
ーにダイクロイツクミラーを用いることで視線検出系フ
アインダー系双方の光量ロスを防ぐことができる。
げるために実際には第４図に示すように光源7a,7bで虹
彩輪郭を照明する。この光源は赤外発光素子であること
が望ましい。なぜならば、人間の視感度内の光を投光す
ることは、撮影者のフアインダーの観察をしづらくする
からである。また光源に赤外発光素子を用い、18のミラ
ーにダイクロイツクミラーを用いることで視線検出系フ
アインダー系双方の光量ロスを防ぐことができる。
〔他の実施例〕 先の実施例においては、撮影者が選択する視野列が縦
方向に十分離れていたので縦方向の視線検出はおおまか
でよかったが、第５図に示すように測距・測光点が多数
存在していたり、全画面中の任意の点で測距・測光を行
うことを想定した場合は、縦方向の視線も正確に検出し
なければならない。この様な場合の実施例を以下に示
す。
方向に十分離れていたので縦方向の視線検出はおおまか
でよかったが、第５図に示すように測距・測光点が多数
存在していたり、全画面中の任意の点で測距・測光を行
うことを想定した場合は、縦方向の視線も正確に検出し
なければならない。この様な場合の実施例を以下に示
す。
縦方向の視線を正確に検出するためには、縦方向での
虹彩輪郭のセンサー上での座標を２つ知る必要がある。
第６図A,A′が検出できれば精度の点などで最も有利で
あるが、ここは瞼に隠れていて検出ができない、そこで
B,B′点を検出することとする。なおＣは横方向の視線
を検出する際の検出点である。この場合は第７図に示す
ようなレイアウトになる。１はエリアセンサーである。
エリアセンサーの出力を信号処理し、虹彩の幅が最大に
なる横方向のラインを抽出し、このライン上の虹彩輪郭
の座標KH1,KH2を求め、（２）式を用いて横方向の回転
角θＨとシフト量SHを求める。
虹彩輪郭のセンサー上での座標を２つ知る必要がある。
第６図A,A′が検出できれば精度の点などで最も有利で
あるが、ここは瞼に隠れていて検出ができない、そこで
B,B′点を検出することとする。なおＣは横方向の視線
を検出する際の検出点である。この場合は第７図に示す
ようなレイアウトになる。１はエリアセンサーである。
エリアセンサーの出力を信号処理し、虹彩の幅が最大に
なる横方向のラインを抽出し、このライン上の虹彩輪郭
の座標KH1,KH2を求め、（２）式を用いて横方向の回転
角θＨとシフト量SHを求める。
次にＣの座標（KH2）よりB,B′に当する縦方向のライ
ンを抽出しい、そのライン上で虹彩輪郭の座標KV1,KV2
を求め、（２）式を用いて縦方向の回転軸θＶとシフト
量SVを求める。
ンを抽出しい、そのライン上で虹彩輪郭の座標KV1,KV2
を求め、（２）式を用いて縦方向の回転軸θＶとシフト
量SVを求める。
この様にして縦方向・横方向の変位量、回転量を求め
これを用いて折角な視線の方向を求めればフアインダー
内のどこを撮影者が注視しているのかを正確に知ること
ができる。
これを用いて折角な視線の方向を求めればフアインダー
内のどこを撮影者が注視しているのかを正確に知ること
ができる。
以上説明してきたように本発明においては、眼球の回
転角と変位量を求めているので、視線検出系と眼球の相
対的位置が変位する場合においても正確な視線の方向を
検出することが可能となった。
転角と変位量を求めているので、視線検出系と眼球の相
対的位置が変位する場合においても正確な視線の方向を
検出することが可能となった。
第１図は本発明の原理図、第２図は第一実施例のレイア
ウト図、第３図，第５図はフアインダー内表示の一例を
示す図、第４図は照明系の斜視図、第６図は虹彩輪郭の
測定点を示す図、第７図は第二実施例のレイアウト図、
第８図は従来例の説明図である。 １はイメージセンサー、２は結像レンズ、３は眼球、18
はハーフミラーもしくはダイクロイツクミラー、17はア
イピース、16はペンタプリズム、7a,7bは照明用光源で
ある。
ウト図、第３図，第５図はフアインダー内表示の一例を
示す図、第４図は照明系の斜視図、第６図は虹彩輪郭の
測定点を示す図、第７図は第二実施例のレイアウト図、
第８図は従来例の説明図である。 １はイメージセンサー、２は結像レンズ、３は眼球、18
はハーフミラーもしくはダイクロイツクミラー、17はア
イピース、16はペンタプリズム、7a,7bは照明用光源で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−172552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−94232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−265523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160633（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 3/113
Claims (4)
- 【請求項１】眼を照明する光源と、前記眼の像をイメー
ジセンサ上に形成する結像光学系と、前記イメージセン
サの出力に基いて前記眼の像の虹彩と強膜の境界におけ
る複数箇所の位置を検出し、検出結果から前記眼の回転
角及び前記眼の前記結像光学系に対する変位量を求める
ことによって前記眼の視線の方向を求める演算手段とを
有することを特徴とする視線検出装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項に記載の視線検
出装置と、撮影光学系とを有することを特徴とする光学
機器。 - 【請求項３】前記視線検出装置が組み込まれたファイン
ダーを有することを特徴とする特許請求の範囲第（２）
項に記載の光学機器。 - 【請求項４】前記撮影光学系により被写体を撮影するカ
メラであることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
に記載の光学機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231934A JP2925147B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 視線検出装置及び光学機器 |
| US08/448,871 US6091899A (en) | 1988-09-16 | 1995-05-24 | Apparatus for detecting the direction of visual axis and information selecting apparatus utilizing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231934A JP2925147B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 視線検出装置及び光学機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280026A JPH0280026A (ja) | 1990-03-20 |
| JP2925147B2 true JP2925147B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16931355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63231934A Expired - Fee Related JP2925147B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 視線検出装置及び光学機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2925147B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111527374B (zh) * | 2018-01-05 | 2021-10-22 | 三菱电机株式会社 | 视线方向校正装置、视线方向校正方法及视线方向校正程序 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61172552A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | 株式会社トプコン | 視線方向検出装置 |
| JPH0721408B2 (ja) * | 1985-05-20 | 1995-03-08 | 工業技術院長 | パターンによる姿勢角検出方法 |
| JPS6263805A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-20 | Agency Of Ind Science & Technol | マ−クパタ−ンによる３次元姿勢角の検出方法 |
| JP2522260B2 (ja) * | 1986-10-08 | 1996-08-07 | キヤノン株式会社 | カメラ制御装置 |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP63231934A patent/JP2925147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0280026A (ja) | 1990-03-20 |
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