JP3179182B2 - Eye gaze detection device - Google Patents

Eye gaze detection device

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JP3179182B2
JP3179182B2 JP11731392A JP11731392A JP3179182B2 JP 3179182 B2 JP3179182 B2 JP 3179182B2 JP 11731392 A JP11731392 A JP 11731392A JP 11731392 A JP11731392 A JP 11731392A JP 3179182 B2 JP3179182 B2 JP 3179182B2
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light
image
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optical system
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安司 戸泉
義浩 前田
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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、撮影者の視線方向を検
出し、該視線方向の情報に基づいて例えばカメラ等に種
々の指示を与える視線検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a line-of-sight detecting device which detects the line-of-sight direction of a photographer and gives various instructions to a camera or the like based on the information on the line-of-sight direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファインダを覗く観察者の視線を
検出して、その視線情報に基づいてカメラに指示を与え
る技術が、例えば特開平3−107909号公報により
開示されている。図6は、同公報により開示された装置
の構成を示す図である。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-107909 discloses a technique of detecting a line of sight of an observer looking through a finder and giving an instruction to a camera based on the line of sight information. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the device disclosed in the publication.

【0003】同図に示すように、観察光学系では、撮影
レンズ101を通過した光の光路上に跳ね上げミラー1
02が配置されており、該跳ね上げミラー102の反射
光の光路上には、ピント板103、コンデンサレンズ1
04、ペンタプリズム105が設けられている。そし
て、上記ペンタプリズム105の反射面で反射した光の
光路上には、視線検出を行うための光学部材を兼ねた接
眼レンズ14が設けられている。
[0003] As shown in the figure, in the observation optical system, a flip-up mirror 1 is placed on the optical path of the light passing through the taking lens 101.
02 is disposed on the optical path of the reflected light from the flip-up mirror 102, and the focusing plate 103 and the condenser lens 1
04, a pentaprism 105 is provided. Further, on the optical path of the light reflected by the reflection surface of the pentaprism 105, an eyepiece lens 14 serving as an optical member for detecting a line of sight is provided.

【0004】一方、視線検出光学系は、観察者に対して
不感の光源である赤外発光ダイオード(LED)10と
投光レンズ11とからなる照明部と、ラインセンサ1
5、ハーフミラー12及び受光レンズ13とからなる受
光部とから構成されており、ダイクロックミラーよりな
るビームスプリッタ14aを有する接眼レンズ14の上
方に配置されている。
On the other hand, a line-of-sight detection optical system includes an illumination unit including an infrared light emitting diode (LED) 10 and a light projecting lens 11 which are light sources insensitive to an observer, and a line sensor 1.
5, a light receiving unit including a half mirror 12 and a light receiving lens 13, and is disposed above an eyepiece 14 having a beam splitter 14a including a dichroic mirror.

【0005】このような構成において、観察光学系にお
いて、撮影レンズ101を通過した被写体光は、跳ね上
げミラー102によって反射され、ピント板103に結
像される。そして、ピント板103にて拡散した被写体
光は、コンデンサレンズ104、ペンタプリズム10
5、ビームスプリッタ14aを有する接眼レンズ14を
介して、観察者の眼球200におけるアイポイント20
1に導かれる。
In such a configuration, in the observation optical system, the subject light that has passed through the taking lens 101 is reflected by the flip-up mirror 102 and forms an image on the focus plate 103. The subject light diffused by the focus plate 103 is condensed by the condenser lens 104 and the pentaprism 10.
5. The eye point 20 in the eyeball 200 of the observer via the eyepiece 14 having the beam splitter 14a.
It is led to 1.

【0006】一方、視線検出光学系において、LED1
0から照射された赤外光は、投光レンズ11により並行
光束となり、接眼レンズ14のビームスプリッタ14a
において反射され、観察者の眼球200に照射される。
そして、この眼球200で反射した赤外光の一部は、ビ
ームスプリッタ14aで再反射して、受光レンズ13、
ハーフミラー12を介してラインセンサ15上に結像さ
れる。図7は、上記ラインセンサ15で得られた検出像
の様子を示す図である。
On the other hand, in the visual axis detection optical system, the LED 1
The infrared light radiated from 0 becomes a parallel light flux by the light projecting lens 11 and is split by the beam splitter 14a of the eyepiece 14.
And irradiates the eyeball 200 of the observer.
Then, a part of the infrared light reflected by the eyeball 200 is reflected again by the beam splitter 14a, and the light receiving lens 13,
An image is formed on the line sensor 15 via the half mirror 12. FIG. 7 is a diagram showing a state of a detection image obtained by the line sensor 15.

【0007】同図に示すように、検出像は、眼球200
に入射する可視光の強度によって瞳孔像が大きく変化し
て、暗いときには高レベルの眼底反射像が検出され、明
るいときには低レベルの瞳孔像が検出される。尚、同図
では眼底反射光が示されており、このような出力信号に
基づいて中央演算処理装置(CPU)9により観察者の
視線方向が算出される。
[0007] As shown in FIG.
The pupil image greatly changes depending on the intensity of the visible light incident on the pupil. When the image is dark, a high-level fundus reflection image is detected, and when the image is bright, a low-level pupil image is detected. It should be noted that the figure shows the fundus reflected light, and the central processing unit (CPU) 9 calculates the line of sight of the observer based on such output signals.

【0008】この他、例えば特開平2−5号公報では、
視線方向を角膜表面の反射光(第1プルキンエ像)の位
置と、虹彩像の中心位置とから算出する技術が開示され
ている。同公報により開示された技術では、図8に示す
ように、眼球200の角膜201に光軸lに平行な光束
51を照射した場合に、光学的に無限距離にある像が角
膜201の曲率中心54と角膜頂点との間の中点53に
生じる交点を第1プルキンエ像として検出する。
In addition, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-5,
There is disclosed a technique of calculating the line of sight from the position of the reflected light (first Purkinje image) on the corneal surface and the center position of the iris image. According to the technique disclosed in the publication, as shown in FIG. 8, when the cornea 201 of the eyeball 200 is irradiated with a light beam 51 parallel to the optical axis l, an image at an optically infinite distance becomes the center of curvature of the cornea 201. An intersection generated at a midpoint 53 between the corneal vertex 54 and the corneal vertex is detected as a first Purkinje image.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の装置では、観察光学系の光軸と受光光学系
の光軸とがビームスプリッタ14から眼球まで間で共軸
となっている為、受光光学系は、ほぼ正面から眼球像を
観察していることになる。
However, in the conventional apparatus as described above, the optical axis of the observation optical system and the optical axis of the light receiving optical system are coaxial between the beam splitter 14 and the eyeball. In other words, the light receiving optical system observes the eyeball image from almost the front.

【0010】従って、検出像に図9(a),(b)に示
すような観察者のまつ毛の像が重なってしまい、図10
に示すように検出像より瞳孔エッジなどの特徴点を検出
することが困難になってしまう。さらに、観察者が被写
体を注視するときに目を細めた場合や、ファインダを上
の方から覗いた場合にはこのような影響が顕著に現れ
る。
Therefore, the image of the eyelashes of the observer as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) overlaps the detected image, and FIG.
As shown in (1), it becomes difficult to detect a feature point such as a pupil edge from a detected image. Furthermore, when the observer narrows his eyes when gazing at the subject, or when he / she looks through the finder from above, such an effect becomes remarkable.

【0011】本発明は上記問題に鑑みて成されたもの
で、その目的とするところは、簡単な構成により、観察
者のまつ毛の影響を受けにくい光学系を構成すること
で、検出精度、信頼性を向上した視線検出装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object the purpose of forming an optical system that is not easily affected by the eyelashes of the observer with a simple configuration, so that detection accuracy and reliability can be improved. It is an object of the present invention to provide a gaze detection device with improved performance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様では、ファインダを覗く観察者
の眼球に照明光を照射する投光手段と、上記投光手段に
より投光された光の眼球からの反射光を受光光学系を通
して受光し、光電変換する光電変換手段と、上記光電変
換手段からの信号に基づいて観察者の視線方向を検出す
る視線方向検出手段と、を有する視線検出装置におい
て、上記受光光学系の光軸と上記ファインダの光軸との
間に観察者の眼球の下方方向に所定角度をもって上記受
光光学系が配設されることを特徴とする視線検出装置が
提供される。第2の態様では、上記第1の態様におい
て、上記所定の角度とは、5乃至30°の範囲内の角度
であることを特徴とする視線検出装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an eyeball of an observer looking through a finder with illumination light, and a light projecting means provided by the light projecting means. The reflected light from the eyeball of the illuminated light is received through the light receiving optical system, photoelectric conversion means for performing photoelectric conversion, and gaze direction detection means for detecting the gaze direction of the observer based on a signal from the photoelectric conversion means, Wherein the light receiving optical system is disposed between the optical axis of the light receiving optical system and the optical axis of the finder at a predetermined angle below the eyeball of the observer. A detection device is provided. According to a second aspect, in the first aspect, there is provided a visual line detection device, wherein the predetermined angle is an angle in a range of 5 to 30 °.

【0013】[0013]

【作用】即ち、本発明の第1の態様では、投光手段によ
りファインダを覗く観察者の眼球に照明光が照射され、
光電変換手段により上記投光手段により投光された光の
眼球からの反射光が受光光学系を通して受光され、光電
変換され、視線方向検出手段により上記光電変換手段か
らの信号に基づいて観察者の視線方向が検出され、特に
上記受光光学系の光軸と上記ファインダの光軸との間に
観察者の眼球の下方方向に所定角度をもって上記受光光
学系が配設される。第2の態様では、上記第1の態様に
おいて、上記所定の角度が5乃至30°の範囲内の角度
で定義される。
That is, in the first aspect of the present invention, the illumination light is applied to the eyeball of the observer looking through the finder by the light emitting means,
The reflected light from the eyeball of the light projected by the light projecting means by the photoelectric converting means is received through the light receiving optical system, is photoelectrically converted, and is provided by the line-of-sight direction detecting means based on the signal from the photoelectric converting means. The direction of the line of sight is detected, and in particular, the light receiving optical system is disposed between the optical axis of the light receiving optical system and the optical axis of the finder at a predetermined angle below the eyeball of the observer. In a second aspect, in the first aspect, the predetermined angle is defined as an angle in a range of 5 to 30 °.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は本発明の第1の実施例の構成を示
す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.

【0015】同図に示すように、投光部1から投光され
た光の光路上にはハーフミラー2が配置されており、該
ハーフミラー2により反射された光が進む観察系光軸L
1上に観察者の眼球200が位置する。そして、上記眼
球200により反射された光が進む受光系光軸L2上に
は受光光学系3を介して受光部4が設けられており、該
受光部4には演算部5が接続されている。
As shown in FIG. 1, a half mirror 2 is disposed on the optical path of the light projected from the light projecting unit 1, and an observation system optical axis L through which the light reflected by the half mirror 2 travels.
The eyeball 200 of the observer is located on 1. A light receiving unit 4 is provided via a light receiving optical system 3 on a light receiving system optical axis L2 through which the light reflected by the eyeball 200 travels, and an arithmetic unit 5 is connected to the light receiving unit 4. .

【0016】そして、本実施例では、特に上記観察系光
軸L1と受光系光軸L2とが共軸とならないようにして
あり、まつ毛の影響を低減するために観察光学系L1に
対して受光光学系L2は5〜30°程度の角度を持たせ
ている。
In this embodiment, in particular, the optical axis L1 of the observation system and the optical axis L2 of the light receiving system are not coaxial, and light is received by the observation optical system L1 in order to reduce the influence of eyelashes. The optical system L2 has an angle of about 5 to 30 °.

【0017】このような構成において、投光部1より投
光された光はハーフミラー2により反射され、該反射光
は観察系光軸L1上を進み、観察者の眼球200へと導
かれる。そして、眼球200からの反射光は受光系光軸
L2上を進み、受光光学系3を介して受光部4の受光面
に結像される。そして、演算部5において、上記受光部
4からの出力に基づいて観察者の視線方向が検出され
る。上述のように、本実施例によれば、まつ毛による像
の乱れが著しく低減される為、視線検出の信頼性と精度
が向上する。図2は本発明の第2の実施例の構成を示す
図である。
In such a configuration, the light projected from the light projecting unit 1 is reflected by the half mirror 2, and the reflected light travels on the optical axis L1 of the observation system and is guided to the eyeball 200 of the observer. Then, the reflected light from the eyeball 200 travels on the light receiving system optical axis L <b> 2 and forms an image on the light receiving surface of the light receiving unit 4 via the light receiving optical system 3. Then, the arithmetic unit 5 detects the line of sight of the observer based on the output from the light receiving unit 4. As described above, according to the present embodiment, the image disturbance due to the eyelashes is significantly reduced, so that the reliability and accuracy of the eye gaze detection are improved. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.

【0018】同図に示すように、観察光学系では、撮影
レンズ101を通過した光の光路上に跳ね上げミラー1
02が配置されており、該跳ね上げミラー102の反射
光の光路上には、ピント板103、コンデンサレンズ1
04、ペンタプリズム105が設けられている。そし
て、上記ペンタプリズム105の反射面で反射した光の
光路上には、視線検出を行うための光学部材を兼ねた接
眼レンズ14が設けられている。
As shown in FIG. 1, in the observation optical system, a mirror 1 is flipped up onto the optical path of light passing through the taking lens 101.
02 is disposed on the optical path of the reflected light from the flip-up mirror 102, and the focusing plate 103 and the condenser lens 1
04, a pentaprism 105 is provided. Further, on the optical path of the light reflected by the reflection surface of the pentaprism 105, an eyepiece lens 14 serving as an optical member for detecting a line of sight is provided.

【0019】一方、視線検出光学系は、観察者に対して
不感の光源である赤外発光ダイオード(LED)10と
投光レンズ11とからなる照明部と、イメージセンサ1
5、可視光カットフィルタ16、ハーフミラー12及び
受光レンズ13とからなる受光部とから構成されてお
り、ダイクロックミラーよりなるビームスプリッタ14
aを有する接眼レンズ14の上方に配置されている。
On the other hand, the line-of-sight detection optical system includes an illumination unit including an infrared light emitting diode (LED) 10 and a light projecting lens 11 which are light sources insensitive to an observer, and an image sensor 1.
5, a light-receiving unit including a visible light cut filter 16, a half mirror 12, and a light-receiving lens 13, and a beam splitter 14 including a dichroic mirror.
a is disposed above the eyepiece 14 having a.

【0020】ここで、受光系光軸L2は、観察光学系光
軸L1とは共軸とならないように配置されている。即
ち、光軸L2は光軸L1よりも観察者の眼球の下方に5
〜30°の範囲内の角度を持たせている。
Here, the light receiving system optical axis L2 is arranged so as not to be coaxial with the observation optical system optical axis L1. In other words, the optical axis L2 is located below the eyeball of the observer with respect to the optical axis L1.
The angle is in the range of up to 30 °.

【0021】このような構成において、観察光学系にお
いて、撮影レンズ101を通過した被写体光は、跳ね上
げミラー102によって反射され、ピント板103に結
像される。そして、ピント板103にて拡散した被写体
光は、コンデンサレンズ104、ペンタプリズム10
5、ビームスプリッタ14aを有する接眼レンズ14を
介して、観察者の眼球200におけるアイポイント20
1に導かれる。
In such a configuration, in the observation optical system, the subject light that has passed through the photographing lens 101 is reflected by the flip-up mirror 102 and forms an image on the focus plate 103. The subject light diffused by the focus plate 103 is condensed by the condenser lens 104 and the pentaprism 10.
5. The eye point 20 in the eyeball 200 of the observer via the eyepiece 14 having the beam splitter 14a.
It is led to 1.

【0022】一方、視線検出光学系において、LED1
0から照射された赤外光は、投光レンズ11を介して並
行光束となり、接眼レンズ14のビームスプリッタ14
aにおいて反射され、観察者の眼球200に照射され
る。そして、この眼球200で反射した赤外光の一部
は、ハーフミラー12にて反射され、受光レンズ13、
可視光カットフィルタ16を介してイメージセンサ15
上に結像される。尚、この可視光カットフィルタ16で
は検出範囲以外の光による像が除去される。
On the other hand, in the visual axis detection optical system, the LED 1
The infrared light radiated from 0 is converted into a parallel light beam through the light projecting lens 11, and becomes a beam splitter 14 of the eyepiece 14.
The light is reflected at a and irradiates the eyeball 200 of the observer. Then, a part of the infrared light reflected by the eyeball 200 is reflected by the half mirror 12, and the light receiving lens 13,
Image sensor 15 via visible light cut filter 16
Imaged on top. The visible light cut filter 16 removes an image due to light outside the detection range.

【0023】こうして、イメージセンサ15で得られた
検出像の情報は、不図示のインターフェイスを介してデ
ィジタル化された後、CPU9に取り込まれる。そし
て、該CPU9において、後述するような所定のアルゴ
リズムに従って、検出像の特徴座標が抽出され観察者の
視線方向が算出される。以下、図3のフローチャートを
参照して、本実施例のメインシーケンスについて説明す
る。
The information of the detected image obtained by the image sensor 15 is digitized via an interface (not shown), and then is taken into the CPU 9. Then, the CPU 9 extracts the characteristic coordinates of the detected image and calculates the line of sight of the observer in accordance with a predetermined algorithm described later. Hereinafter, the main sequence of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0024】スイッチオン等の割り込みによって、視線
検出のシーケンスが始まると、まず、照明光用のLED
10をオンして(ステップS101)、眼球像を検出す
るイメージセンサ15をリセットして光量積分を開始す
る(ステップS102)。このイメージセンサ15は光
量モニタ手段を有しており、積分が終了するとCPU9
に伝える。
When the line-of-sight detection sequence starts due to an interrupt such as a switch-on, first, an LED for illumination light is used.
10 is turned on (step S101), the image sensor 15 for detecting an eyeball image is reset, and light quantity integration is started (step S102). The image sensor 15 has a light amount monitoring means.
Tell

【0025】CPU9はセンサ積分終了を待ち(ステッ
プS103)、センサ積分終了後、LED10をオフし
(ステップS104)、続いてイメージセンサ15から
像信号を読み取る(ステップS105)。
The CPU 9 waits for the completion of the sensor integration (step S103). After the completion of the sensor integration, the CPU 9 turns off the LED 10 (step S104), and subsequently reads an image signal from the image sensor 15 (step S105).

【0026】そして、この得られた眼球像より、プルキ
ンエ像位置、虹彩中心位置の特徴座標を検出する(ステ
ップS106)。ここで、必要に応じて記憶しておいた
ノイズ光のみの像データを用いてノイズ除去の処理が像
データに施される。こうして、視軸の補正等を加えて視
線方向を算出し(ステップS107)、以上で一回の検
出を終了する。
Then, feature coordinates of the Purkinje image position and the iris center position are detected from the obtained eyeball image (step S106). Here, noise removal processing is performed on the image data using the image data of only the noise light stored as necessary. In this way, the visual axis direction is calculated by adding the visual axis correction and the like (step S107), and one detection is completed.

【0027】上述のように、本実施例では、まつ毛が眼
球のプルキンエ像、瞳孔象、虹彩像などに重なることを
防ぐことで検出の精度を向上させることができる。ま
た、副次的な効果として、受光系と投光系とが共軸にな
っていないので、共軸部分での反射によるノイズ光の心
配がない。
As described above, in this embodiment, the detection accuracy can be improved by preventing the eyelashes from overlapping the Purkinje image, pupil image, iris image, etc. of the eyeball. Further, as a secondary effect, since the light receiving system and the light projecting system are not coaxial, there is no fear of noise light due to reflection at the coaxial portion.

【0028】さらに、イメージセンサとして1次元ライ
ンセンサを例に挙げ説明したが、複数のラインセンサや
エリアセンサであっても良い。そして、複数のラインか
ら最適な1ラインを選択して像の検出をすることで、よ
り正確な視線方向の情報を得ることができる。図4は本
発明の第3の実施例の構成を示す図である。
Further, a one-dimensional line sensor has been described as an example of the image sensor, but a plurality of line sensors or area sensors may be used. Then, by selecting an optimal one line from a plurality of lines and detecting an image, more accurate information on the gaze direction can be obtained. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention.

【0029】同図に示すように、観察光学系では、撮影
レンズ101を通過した光の光路上に跳ね上げミラー1
02が配置されており、該跳ね上げミラー102の反射
光の光路上には、ピント板103、コンデンサレンズ1
04、M字型反射のプリズム106が設けられている。
そして、上記M字型反射のプリズム106の反射面で反
射した光の光路上には、視線検出を行うための光学部材
を兼ねた接眼レンズ14が設けられている。
As shown in FIG. 1, in the observation optical system, the mirror 1 is flipped up onto the optical path of the light passing through the taking lens 101.
02 is disposed on the optical path of the reflected light from the flip-up mirror 102, and the focusing plate 103 and the condenser lens 1
04, an M-shaped reflection prism 106 is provided.
On the optical path of the light reflected by the reflection surface of the M-shaped reflection prism 106, an eyepiece lens 14 serving also as an optical member for performing line-of-sight detection is provided.

【0030】一方、視線検出光学系は、観察者に対して
不感の光源であるLED10と投光レンズ11とからな
る照明部と、イメージセンサ15、可視光カットフィル
タ16、受光レンズ13とからなる受光部とから構成さ
れており、ダイクロックミラーよりなるビームスプリッ
タ14aを有する接眼レンズ14の上方に照明部が配置
されており、観察系光軸L1に対して観察者の眼球の下
方に5〜30°の範囲内の角度を持たせた受光系光軸L
2上に受光部が配置されている。
On the other hand, the line-of-sight detection optical system is composed of an illuminating section comprising an LED 10 which is a light source insensitive to the observer and a light projecting lens 11, an image sensor 15, a visible light cut filter 16, and a light receiving lens 13. An illumination unit is provided above the eyepiece lens 14 having a beam splitter 14a formed of a dichroic mirror. The illumination unit is disposed below the eyeball of the observer with respect to the observation system optical axis L1. Optical axis L of the light receiving system having an angle within the range of 30 °
2, a light receiving unit is arranged.

【0031】このような構成において、観察光学系で
は、撮影レンズ101を通過した被写体光は、跳ね上げ
ミラー102によって反射され、ピント板103に結像
される。そして、ピント板103にて拡散した被写体光
は、コンデンサレンズ104、M字型反射のプリズム1
05、ビームスプリッタ14aを有する接眼レンズ14
を介して、観察者の眼球200におけるアイポイント2
01に導かれる。
In such a configuration, in the observation optical system, the subject light passing through the photographing lens 101 is reflected by the flip-up mirror 102 and forms an image on the focus plate 103. The subject light diffused by the focus plate 103 is condensed by the condenser lens 104 and the M-shaped reflection prism 1.
05, eyepiece 14 having beam splitter 14a
Via the eye point 2 in the eyeball 200 of the observer
It is led to 01.

【0032】一方、視線検出光学系において、LED1
0から照射された赤外光は、投光レンズ11を介して並
行光束となり、接眼レンズ14のビームスプリッタ14
aにおいて反射され、観察者の眼球200に照射され
る。そして、この眼球200で反射した赤外光の一部
は、受光レンズ13、可視光カットフィルタ16を介し
てイメージセンサ15上に結像される。尚、この可視光
カットフィルタ16では検出範囲以外の光による像が除
去される。
On the other hand, in the visual axis detection optical system, the LED 1
The infrared light radiated from 0 is converted into a parallel light beam through the light projecting lens 11, and becomes a beam splitter 14 of the eyepiece 14.
The light is reflected at a and irradiates the eyeball 200 of the observer. Then, a part of the infrared light reflected by the eyeball 200 is formed on the image sensor 15 via the light receiving lens 13 and the visible light cut filter 16. The visible light cut filter 16 removes an image due to light outside the detection range.

【0033】こうして、イメージセンサ15で得られた
検出像の情報は、不図示のインターフェイスを介してデ
ィジタル化された後、CPU9に取り込まれる。そし
て、該CPU9において、後述するような所定のアルゴ
リズムに従って、検出像の特徴座標が抽出され観察者の
視線方向が算出される。
The information of the detected image obtained by the image sensor 15 is digitized via an interface (not shown), and thereafter, is taken into the CPU 9. Then, the CPU 9 extracts the characteristic coordinates of the detected image and calculates the line of sight of the observer in accordance with a predetermined algorithm described later.

【0034】上述のように、本実施例では、受光系の光
軸をずらすことによって上まぶたのまつ毛が眼球のプル
キンエ像、瞳孔像、虹彩像と重なることを防いでいる。
さらに、M字型の反射プリズムと、その下部に配置した
受光系との構成により、装置の規模を縮小することがで
きる。図5は本発明の第4に実施例の構成を示す図であ
る。
As described above, in this embodiment, the eyelash of the upper eyelid is prevented from overlapping the Purkinje image, pupil image, and iris image of the eyeball by shifting the optical axis of the light receiving system.
Further, the configuration of the M-shaped reflecting prism and the light receiving system disposed below the reflecting prism can reduce the scale of the device. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention.

【0035】同図に示すように、観察光学系では、撮影
レンズ101を通過した光の光路上に跳ね上げミラー1
02が配置されており、該跳ね上げミラー102の反射
光の光路上には、ピント板103、コンデンサレンズ1
04、M字型反射のプリズム106が設けられている。
そして、上記M字型反射のプリズム106の反射面で反
射した光の光路上には、接眼レンズ17が設けられてい
る。
As shown in the figure, in the observation optical system, the mirror 1 is flipped up onto the optical path of the light passing through the taking lens 101.
02 is disposed on the optical path of the reflected light from the flip-up mirror 102, and the focusing plate 103 and the condenser lens 1
04, an M-shaped reflection prism 106 is provided.
An eyepiece 17 is provided on the optical path of the light reflected by the reflection surface of the M-shaped reflection prism 106.

【0036】一方、視線検出光学系は、観察者に対して
不感の光源であるLED10と投光レンズ11とからな
る照明部と、イメージセンサ15、可視光カットフィル
タ16、受光レンズ13とからなる受光部とから構成さ
れており、接眼レンズ17の下方に配置されている。
On the other hand, the line-of-sight detection optical system is composed of an illuminating part comprising an LED 10 which is a light source insensitive to the observer and a light projecting lens 11, an image sensor 15, a visible light cut filter 16, and a light receiving lens 13. And a light receiving unit, and is disposed below the eyepiece 17.

【0037】このような構成において、観察光学系で
は、撮影レンズ101を通過した被写体光は、跳ね上げ
ミラー102によって反射され、ピント板103に結像
される。そして、ピント板103にて拡散した被写体光
は、コンデンサレンズ104、M字型反射のプリズム1
05、接眼レンズ17を介して、観察者の眼球200に
おけるアイポイント201に導かれる。
In such a configuration, in the observation optical system, the subject light passing through the photographing lens 101 is reflected by the flip-up mirror 102 and forms an image on the focus plate 103. The subject light diffused by the focus plate 103 is condensed by the condenser lens 104 and the M-shaped reflection prism 1.
05, through the eyepiece 17, is guided to the eye point 201 in the eyeball 200 of the observer.

【0038】一方、視線検出光学系において、LED1
0から照射された赤外光は、投光レンズ11を介して並
行光束となり、ハーフミラー12を透過して、観察者の
眼球200に照射される。そして、この眼球200で反
射した赤外光の一部は、ハーフミラー12により反射さ
れ、受光レンズ13、可視光カットフィルタ16を介し
てイメージセンサ15上に結像される。尚、この可視光
カットフィルタ16では検出範囲以外の光による像が除
去される。
On the other hand, in the visual axis detection optical system, the LED 1
The infrared light emitted from 0 becomes a parallel light flux through the light projecting lens 11, passes through the half mirror 12, and is emitted to the eyeball 200 of the observer. Then, a part of the infrared light reflected by the eyeball 200 is reflected by the half mirror 12 and forms an image on the image sensor 15 via the light receiving lens 13 and the visible light cut filter 16. The visible light cut filter 16 removes an image due to light outside the detection range.

【0039】こうして、イメージセンサ15で得られた
検出像の情報は、不図示のインターフェイスを介してデ
ィジタル化された後、CPU9に取り込まれる。そし
て、該CPU9において、後述するような所定のアルゴ
リズムに従って、検出像の特徴座標が抽出され観察者の
視線方向が算出される。上述のように、本実施例では受
光系の光軸をずらすことによって、上まぶたのまつ毛が
眼球のプルキンエ像、瞳孔像、虹彩像と重なることを防
いでいる。さらに、照明光の投光系も偏向させたので、
照明光がまつ毛で妨げられて影ができることも防止でき
る。以上、本発明の第1乃至第4の実施例について説明
したが、本発明はこれに限定される事なく種々の改良、
変更が可能であることは勿論である。例えば、カメラの
縦位置、横位置を考慮して、それぞれファインダの光軸
より下になる方に受光系を配置してもよい。また、実施
例の説明ではカメラを例に挙げたが、本発明はカメラに
限定されることなく、例えば接眼部を有する光学系装置
等に広く適用することができる。
The information of the detected image obtained by the image sensor 15 is digitized via an interface (not shown), and then is taken into the CPU 9. Then, the CPU 9 extracts the characteristic coordinates of the detected image and calculates the line of sight of the observer in accordance with a predetermined algorithm described later. As described above, in the present embodiment, the optical axis of the light receiving system is shifted to prevent the eyelashes of the upper eyelid from overlapping the Purkinje image, pupil image, and iris image of the eyeball. Furthermore, since the illumination light projection system was also deflected,
It can also be prevented that the illumination light is blocked by the eyelashes and a shadow is formed. As described above, the first to fourth embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited thereto, and various improvements,
Of course, changes are possible. For example, in consideration of the vertical position and the horizontal position of the camera, the light receiving system may be disposed below the optical axis of the finder. Further, in the description of the embodiments, a camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to a camera, and can be widely applied to, for example, an optical device having an eyepiece.

【0040】以上詳述したように、本発明では、受光光
学系の光軸を観察光学系の光軸から偏向させることで、
観察者のまつ毛の像が視線検出像に重なり精度が低下す
ることを防止することができる。
As described in detail above, according to the present invention, the optical axis of the light receiving optical system is deflected from the optical axis of the observation optical system.
It is possible to prevent the eyelash image of the observer from being superimposed on the line-of-sight detection image and thus reducing the accuracy.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成により、観
察者のまつ毛の影響を受けにくい光学系を構成すること
で、検出精度、信頼性を向上した視線検出装置を提供す
ることができる。
According to the present invention, it is possible to provide an eye-gaze detecting device having improved detection accuracy and reliability by forming an optical system which is not easily affected by eyelashes of an observer with a simple structure. .

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図3】第2の実施例のメインシーケンスを示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a main sequence of the second embodiment.

【図4】本発明の第3の実施例の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図6】従来の視線検出装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a conventional visual line detection device.

【図7】検出された角膜反射像の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a state of a detected corneal reflection image.

【図8】観察者の視線方向を角膜表面の反射光である第
1プルキンエ像の位置と虹彩像の中心位置とから算出す
る様子を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining how to calculate the direction of the observer's line of sight from the position of the first Purkinje image, which is the reflected light of the corneal surface, and the center position of the iris image.

【図9】(a)及び(b)は、観察者の目及びまつ毛を
示す図である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing an eye and an eyelash of an observer.

【図10】まつ毛の像の影響により検出像が歪む様子を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a detected image is distorted due to an influence of an image of an eyelash.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…投光部、2…ハーフミラー、3…受光光学系、4…
受光部、5…演算部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection part, 2 ... Half mirror, 3 ... Light receiving optical system, 4 ...
Light receiving unit, 5 ... calculation unit.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ファインダを覗く観察者の眼球に照明光
を照射する投光手段と、 上記投光手段により投光された光の眼球からの反射光を
受光光学系を通して受光し、光電変換する光電変換手段
と、 上記光電変換手段からの信号に基づいて観察者の視線方
向を検出する視線方向検出手段と、 を有する視線検出装置において、 上記受光光学系の光軸と上記ファインダの光軸との間に
観察者の眼球の下方方向に所定角度をもって上記受光光
学系が配設されることを特徴とする視線検出装置。
A light projecting means for irradiating illumination light to an eyeball of an observer looking through a viewfinder; and a light reflected from the eyeball of the light projected by the light projecting means is received through a light receiving optical system and subjected to photoelectric conversion. A photoelectric conversion unit, and a line-of-sight direction detection unit configured to detect a line-of-sight direction of an observer based on a signal from the photoelectric conversion unit; and a line-of-sight detection device, comprising: an optical axis of the light-receiving optical system; Wherein the light receiving optical system is disposed at a predetermined angle below the eyeball of the observer.
【請求項2】 上記所定の角度とは、5乃至30°の範
囲内の角度であることを特徴とする請求項1に記載の視
線検出装置。
2. The eye gaze detecting device according to claim 1, wherein the predetermined angle is an angle in a range of 5 to 30 °.
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