JP3186072B2 - 視線検出装置を有する機器 - Google Patents

視線検出装置を有する機器

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JP3186072B2
JP3186072B2 JP01149291A JP1149291A JP3186072B2 JP 3186072 B2 JP3186072 B2 JP 3186072B2 JP 01149291 A JP01149291 A JP 01149291A JP 1149291 A JP1149291 A JP 1149291A JP 3186072 B2 JP3186072 B2 JP 3186072B2
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eye
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明彦 長野
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    • 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
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    • G03B2213/02Viewfinders
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は視線検出装置を有する機
器に関し、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)上のファインダー系を介して観察者
(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
装置を有する機器に関するものである。
【0002】
【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(例えばアイカメラ)が種々提案されてい
る。
【0003】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。図18(A),
(B)は視線検出方法の原理説明図で、同図(A)は視
線検出光学系の要部概略図、同図(B)は同図(A)の
光電素子列6からの出力信号の強度の説明図である。
【0004】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の焦点面に配置している。
【0005】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20
1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(虚像)dはハー
フミラー2を透過し受光レンズ4により集光し光電素子
列6上の位置Zd´に再結像する。
【0006】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との
なす角である回転角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。
【0007】また、角膜反射像dのZ座標と角膜21の
曲率中心OのZ座標とは一致するため角膜反射像の発生
位置dのZ座標をZd、角膜21の曲率中心Oから瞳孔
24の中心Cまでの距離をLOCとすると眼球光軸イと光
軸アとのなす角である回転角θは、 LOC*SINθ≒Zc−Zd ‥‥(1) の関係式を略満足する。
【0008】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、
【数1】 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で決まる倍率である。
【0009】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を算出し、眼球の光軸と視軸との
角度補正値をδとしたとき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。
【0010】又、図18(A)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。
【0011】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θVは θV=θ´ ‥‥‥‥(4) となる。
【0012】図19は図18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。
【0013】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により反射しピント
板104の焦点面近傍に結像する。さらにピント板10
4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106、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
に入射している。
【0014】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)とから構成し、ダイクロイックミラーより成る光
分割面1aを有する接眼レンズ1の上方に配置してい
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において反射し、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1
a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(例えば図18(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。
【0015】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10
4上の位置(Zn,Yn)は として求めている。但しmはカメラのファインダー系で
決まる定数である。
【0016】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。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】一般にカメラは老若男
女を問わず多くの人が使用し、それを使用する撮影者の
眼球の大きさはそれぞれ異なっている。前述した視線検
出方法において眼球の回転角θの算出式(2)は眼球の
大きさに関係するパラメータLOC(角膜21の曲率中心
Oから瞳孔24の中心Cまでの距離)を含んでいる。こ
の為カメラを使用する人の眼球の大きさ、即ちパラメー
タLOCが予め設定した距離LOCに対応する値から大きく
ずれていると算出される眼球の回転角θと実際の眼球の
回転角との間に誤差が生じ、視線検出精度が低下してく
るという問題点があった。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】本発明は視線検出の際に、個人差により検
出精度の低下を防止する為に視線の個人差を補正する視
線補正データ(視線補正係数)が正しいか否かを判断
し、常に高精度に使用者の視線を検出することができる
視線検出装置を有する機器の提供を目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の視線検
出装置を有する機器は、使用者の眼球像データに基づい
て眼球光軸を検出する眼球光軸検出手段と、ファインダ
ー視野内の異なる場所に各々表示される複数の指標と、
使用者が前記複数の指標を見たときの前記眼球光軸検出
手段によって、得られる眼球像データを用いて使用者の
眼球光軸と視線とのずれ量を補正するための視線補正デ
ータを演算する演算手段とを有した視線出装置を有する
機器であって、使用者が前記視線補正データを演算する
にあたる指標とは異なる所定の指標を見たときの、前記
視線補正データを用いて補正演算された視線に対応する
座標と前記所定の指標の座標との比較を行う比較手段
と、前記比較手段による前記視線に対応する座標と前記
所定の指標の座標との差が小さいときには前記視線補正
データが正しいとして前記演算手段の演算が終了したこ
との表示を行う一方、前記差が大きいときには前記視線
補正データが正しくない旨の警告を行う手段を有するこ
とを特徴としている。請求項2の発明は請求項1の発明
において、前記使用者が操作可能な操作部材を有し、前
記演算手段は前記複数の指標のうち1つの指標を他の指
標とは異なる表示形態とした後であって、且つ前記操作
部材が操作されたときに検出される眼球光軸から前記ず
れ量を演算することを特徴としている。請求項3の発明
は請求項1または2の発明において、前記演算手段は、
前記複数の指標のうち1つの指標だけを点滅表示させた
後に、検出される眼球光軸から前記ずれ量を演算するこ
とを特徴としている。請求項4の発明は請求項1または
2の発明において、前記演算手段は、前記複数の指標の
うち1つの指標だけを点灯表示させた後に、検出される
眼球光軸から前記ずれ量を演算することを特徴としてい
る。請求項5の発明は請求項2,3または4の発明にお
いて、前記視線検出装置を有する機器はカメラであっ
て、前記操作部材はレリーズスイッチを兼用することを
特徴としている。請求項6の発明は請求項5の発明にお
いて、前記指標は自動焦点検出装置の合焦表示マークを
兼用することを特徴としている。請求項7の発明は請求
項6の発明において、眼球光軸と視線とのずれ量を検出
する際の前記指標の表示形態は、前記自動焦点検出装置
の合焦を表す表示形態とは異なることを特徴としてい
る。
【0023】
【0024】
【実施例】図1(A)は本発明の前提となる視線検出装
置を一眼レフカメラに適用したときの実施例1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2は図1(A)の自動焦点検出装置の一部
分の要部概略図、図3(A)は本発明における視線検出
方法の原理説明図、図3(B)は図3(A)のイメージ
センサからの出力強度の説明図、図4は一眼レフカメラ
の前方外観図である。尚、実施例1は請求項1の発明と
直接に関連していない。
【0025】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
設しており、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
観察者に対し不感の赤外光を放射する発光ダイオードか
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は受光手段の一要素を構
成している。
【0026】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している。
【0027】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、視線演算機能の他に赤外発光ダイ
オード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。
【0028】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。
【0029】多点焦点検出装置の説明は本発明の理解の
ために必要ないため概略に止める。即ち本実施例では図
2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110、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
表示素子駆動、焦点検出演算及びレンズ駆動機能等を有
している。
【0030】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10
4の拡散面で拡散した被写体光はコンデンサーレンズ1
05、ペンタダハプリズム106、接眼レンズ1を介し
てアイポイントEに導光している。
【0031】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、視線
補正用のファインダー内表示手段を兼ね、図5に示すよ
うにファインダー視野内の視線補正手段の一要素である
指標(領域51と領域52)を兼ねた測距域(焦点検出
位置)を表示するものである。
【0032】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に導光している。さらにカメラ制御装置
109からの信号に基づいて多点焦点検出装置108で
選択した被写体面上の位置の焦点検出情報に基づいて撮
影レンズ駆動装置(不図示)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。
【0033】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。
【0034】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を照明する。また眼球201で反射した赤外
光は、ダイクロイックミラー1a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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】図1(B)に示すように視線検出手段の照
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。
【0038】次に図3(A),(B)を用いて視線検出
方法について説明する。各赤外発光ダイオード5a,5
b,5cは光軸アに対して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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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から瞳孔24の中心Cまでの標準的
な距離をLOCとし、距離LOC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 (A1*LOC)*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
おいて図3(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、 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/(A1*LOC)}‥‥(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。
【0043】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 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。
【0044】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の位置とを
一致させることにより求められる。
【0045】本実施例における撮影者の視線及び注視点
を求める演算は、前記各式に基づき視線演算処理装置9
のマイクロコンピュータのソフトで実行している。次に
図4と視線補正のフローチャートを示す図6,図7を用
いて本実施例における視線補正方法を説明する。
【0046】図4において31はモード選択ボタン、3
2は電子ダイヤルで視線補正実行スイッチを兼ねてお
り、各部材を操作することにより、視線の補正が実行さ
れる。33はレリーズスイッチである。
【0047】カメラの電源(不図示)を投入後(#20
0)、撮影者がモード選択ボタン31を押しながら電子
ダイヤル32で視線補正モードを選択すると(#20
1)視線演算処理装置9に記憶されていた視線補正デー
タが消去され(#202)新たに視線補正が開始され
る。
【0048】又、視線演算処理装置9からの信号により
視線検出用の赤外発光ダイオード5が点灯し撮影者の眼
球の照明を開始する。又カメラ制御装置109からの信
号により図5に示したファインダー内表示手段の領域5
1が点滅を開始する(#203)。このとき視線補正用
の指標は自動焦点検出時の合焦表示マークを兼ねてい
る。このため該合焦表示マークと同じ位置に表示される
が、合焦表示マークは撮影レンズ101の焦点調節状態
が合焦時のみ連続して表示するように設定されている。
このため、撮影者はその表示状態より視線補正中か合焦
状態表示中かを区別することが可能である。
【0049】撮影者がファインダー視野内に視線補正用
の指標を表示中であることを認識し、その表示領域51
を固視しながらレリーズスイッチ33の前段を動作させ
ると(#204)、その時の眼球像データが視線演算処
理装置9に入力され(#205)該視線演算処理装置9
において眼球像データが有効であるかどうかの判断が行
なわれる(#207)。又眼球像データが視線演算処理
装置9に入力された時点でファインダー内の領域51の
点滅表示は終了する(#206)。
【0050】ところで現在のカメラにおいてはレリーズ
スイッチ33の前段を動作させることにより通常撮影レ
ンズの自動焦点調節及び測光等の機能が働くが、視線補
正モードに設定されているときはこれらの機能が働かな
いようにしていても構わない。視線演算処理装置9にお
いて前記眼球像データより角膜反射像あるいは虹彩像が
検出できないと判断されると再びファインダー内の領域
51の点滅表示が開始される(#203)。
【0051】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#207)視線演算処理装置9において係数A
1及びB1の関係式 が算出される(#208)。ここでZ1はファインダー
内の表示領域51のピント板上での水平方向(Z方向)
の座標、Zc1´はこのときの瞳孔の中心座標(Z方
向)、Zf1´は二つの角膜反射像の中心座標(Z方
向)である。
【0052】視線補正係数A1及びB1の関係式が求ま
ると、次にカメラ制御装置109からの信号により図5
に示したファインダー内の領域52が点滅を開始する
(#209)。撮影者がファインダー視野内に視線補正
用の指標を表示中であることを認識し、その表示領域5
2を注視しながらレリーズスイッチ33の前段を動作さ
せると(#210)そのときの眼球像データは視線演算
処理装置9に入力され(#211)該視線演算処理装置
9において眼球像データが有効であるかどうかの判断が
行なわれる(#213)。又眼球像データが視線演算処
理装置9に入力された時点でファインダー内の領域52
の点滅表示は終了する(#212)。
【0053】視線演算処理装置9において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると再びファインダー内の領域52の点滅表示が
開始される(#209)。
【0054】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#213)視線演算処理装置9において係数A
1及びB1の関係式 が算出される(#214)。ここでZ2はファインダー
内の表示領域52のピント板上での水平方向(Z方向)
の座標、Zc2´はこのときの瞳孔の中心座標(Z方
向)、Zf2´は二つの角膜反射像の中心座標(Z方
向)である。
【0055】視線補正係数A1及びB1に対する二つの
関係式(11)式、(12)式が求まると、視線補正演
算手段を兼ねた視線演算処理装置9において、式(1
1),(12)を解くことにより撮影者が視線補正係数
(視線補正データ)A1,B1が算出される(#21
5)。算出された視線補正データは視線補正データ記憶
手段を兼ねた視線演算処理装置9に記憶される(#21
6)。このとき視線補正を行った撮影者のデータも視線
演算処理装置9に同時に記憶するようにすれば、使用す
るカメラに対して一度視線補正を行なえば以後は視線補
正を行なわないで済むことになる。
【0056】視線補正データが演算処理装置9に記憶さ
れると、視線の補正が終了したことを撮影者に知らしめ
るためにファインダー内の領域51及び領域52が所定
の時間点滅した後(#217)視線入力モードに移行す
る(#218)。視線入力モードでは、先に算出された
視線補正データを用いることにより撮影者の視線が精度
良く検出され、撮影者の意図する情報、例えば撮影者が
ピントを合わせて撮影したい被写体の位置を該撮影者の
視線に基づいてカメラに入力することが可能となる。
【0057】尚、本実施例においては電源投入後、視線
補正モードを選択した例を示したが、既に視線補正デー
タをカメラに登録している撮影者の場合は視線補正を行
なわず直ちに視線入力モードに移行するようにしても構
わない。
【0058】又、本実施例においては距離LOCの個人差
に対応した補正を距離LOCを定数倍することにより行っ
ているが(LOC+A1)と定数A1を加減することによ
り行っても構わない。
【0059】同様に本実施例においては眼球の光軸と視
軸との補正角度δの個人差に対応した補正を補正角度δ
を定数倍することにより行っているが(δ+B1)と定
数B1を加減することにより行っても構わない。
【0060】図8(A)は請求項1の発明に関連する実
施例2のカメラの後部外観図、図8(B)は実施例2に
おけるファインダー内視野図、図9は実施例2の一部分
の要部断面図、図10は実施例2のフローチャート図で
ある。
【0061】尚、本実施例の視線検出装置は図2と同様
である。図8(A)において34a,34b,34cは
アイピースキャップ等に埋込まれたタッチセンサー等に
よるアイピーススイッチで撮影者がファインダーを覗く
と動作するように設定されている。
【0062】又、前記アイピーススイッチは視線補正実
行スイッチを兼ね、視線補正データ記憶手段を兼ねた視
線演算処理装置9に撮影者の視線補正データが登録され
ていなければ視線の補正が実行されるように設定されて
いる。
【0063】本実施例において図8(B)に示すように
ファインダー視野内に視線補正用指標を兼ねた三つの合
焦表示マーク(領域51、領域52、領域53)が設定
されている。図9(A),(B)は視線補正用指標を兼
ねた三つの合焦表示マークをファインダー視野内に表示
するファインダー内表示手段の表示原理を説明するため
の説明図である。同図において図1に示す要素と同一要
素には同一の番号が付している。
【0064】同図においてコンデンサーレンズは省略し
ている。120は表示用の発光ダイオード、121は表
示用の発光ダイオード120を保持するパッケージ、1
22は投光レンズ、123は投光レンズ122のフレネ
ルレンズ部、124はプリズムでこれらは一つの表示ユ
ニットを構成し、図中紙面に垂直な方向に図8(B)に
示した領域51、領域52、領域53に対応して三つの
表示ユニットが配設されている。又、一つのパッケージ
121には発光波長の異なる2種類の発光ダイオードが
組み込まれており、視線補正用の指標を表示する場合と
撮影レンズの合焦状態を表示する場合とで表示色を変え
るように設定されている。以下その表示原理を簡単に説
明する。
【0065】カメラ制御装置(不図示)からの信号に基
づいて表示領域に対応した発光ダイオード120が点灯
されると、照明光は投光レンズ122で2回反射した後
フレネルレンズ123、跳ね上げミラー102を介して
ピント板104に到達する。このときフレネルレンズ1
23は照明光が所定の表示領域を効果的に照明するよう
に機能している。
【0066】図9(B)は図9(A)に示した点線の領
域Aの拡大図である。跳ね上げミラー102で反射した
照明光線125は図8(B)に示した表示領域に形成さ
れたプリズム124にて屈折しペンタダハプリズム10
6、接眼レンズ1を介して撮影者のアイポイントに導か
れる。
【0067】一方、ピント板104上のプリズム124
が形成されていない拡散領域に入射した照明光源126
は拡散しながらピント板104を出射する。しかしなが
ら照明光線126のピント板104への入射角は大きい
ため拡散光の内ペンタダハプリズム106、接眼レンズ
1を介して撮影者のアイポイントに導かれる成分はほと
んど無い。この結果撮影者はピント板104上に形成さ
れたプリズム124の領域からの光のみ視認可能とな
り、これらは視線補正用指標を兼ねた撮影レンズの合焦
表示マークとして機能する。
【0068】図8(A),図8(B),図10,図1
1,図12の視線補正の流れ図をもとに本実施例におけ
る視線補正方法を説明する。
【0069】撮影者がカメラの電源(不図示)を投入し
視線入力モードに設定した後(#220)ファインダー
を覗くとアイピースキャップに埋め込まれたアイピース
スイッチ34a,34b,34cの内の少なくとも一つ
のスイッチが入り(#221)視線演算処理装置9から
の信号に基づいて視線検出用の赤外発光ダイオード5が
点灯し撮影者の眼球の照明を開始する。このとき撮影者
の視線補正データが視線演算処理装置9に登録されてい
なければ視線の補正が開始される(#222)。
【0070】視線の補正の開始と同時に視線演算処理装
置9に組み込まれたタイマー(Ti)が作動し(#22
3)、又カメラ制御装置(不図示)からの信号に基づい
て表示領域51の視線補正用の指標が点灯する(#22
4)。このときカメラ制御装置は視線補正用に割り当て
た例えば赤色の発光ダイオード120を点灯させるため
撮影者はその色によって視線の補正が開始されているこ
とを認識し表示領域51の指標の注視を開始する。
【0071】視線演算処理装置9に組み込まれたタイマ
ーTiが所定の時間(Ti=T1)に達すると、そのと
きの撮影者の眼球像データが視線演算処理装置9に自動
的に入力される(#225)。眼球像データが視線演算
処理装置9に入力された時点でファインダー内の表示領
域51に対応する発光ダイオード120は消灯する(#
226)。視線演算処理装置9においてはタイマーTi
がリセット(Ti=0)され(#227)、更に眼球像
データが有効であるかどうかの判断が行なわれる(#2
28)。
【0072】視線演算処理装置9において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると、再び視線演算処理装置9に組み込まれたタ
イマー(Ti)が作動を開始し(#223)、又表示領
域51の視線補正用の指標が点灯する(#224)。こ
のとき撮影者は一度消灯した表示領域51が再度点灯す
るため前回の眼球像データの入力が不完全であったこと
を認識することができる。
【0073】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#228)、視線演算処理装置9において該眼
球像データより撮影者の注視点Z1が式 Z1≒m*[ARCSIN{(Zc1´−Zf1´)/β/LOC}±δ] ‥‥‥(13) に基づいて算出される(#229)。ここでZc1´は
このときの瞳孔の中心座標(Z方向)、Zf1´は二つ
の角膜反射像の中心座標(Z方向)、LOCは角膜21の
曲率中心Oから瞳孔24の中心Cまでの標準的な距離、
δは眼球の光軸と視軸との標準的な補正角度である。
【0074】表示領域51に対応する撮影者の注視点Z
1が計算上求まると(#229)、視線演算処理装置9
に組み込まれたタイマー(Ti)が再度作動し(#23
0)、又カメラ制御装置(不図示)からの信号に基づい
て表示領域52の視線補正用の指標が点灯する(#23
1)。撮影者は視線の補正が開始されていることを認識
し表示領域52の指標の注視を開始する。
【0075】視線演算処理装置9に組み込まれたタイマ
ーTiが所定の時間(Ti=T1)に達すると、そのと
きの撮影者の眼球像データが視線演算処理装置9に自動
的に入力される(#232)。眼球像データが視線演算
処理装置9に入力された時点でファインダー内の表示領
域52に対応する発光ダイオードは消灯する(#23
3)。視線演算処理装置9においてタイマーTiがリセ
ット(Ti=0)され(#234)、更に眼球像データ
が有効であるかどうかの判断が行なわれる(#23
5)。
【0076】視線演算処理装置9において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると、再び視線演算処理装置9に組み込まれたタ
イマー(Ti)が作動を開始し(#230)表示領域5
2に対応した眼球像データを取り込む一連の動作が実行
される。
【0077】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#235)、視線演算処理装置9において該眼
球像データより撮影者の注視点Z2が式 Z2≒m*[ARCSIN{(Zc2´−Zf2´)/β/LOC}±δ] ‥‥‥(14) に基づいて算出される(#236)。ここでZc2´は
このときの瞳孔の中心座標(Z方向)、Zf2´は二つ
の角膜反射像の中心座標(Z方向)、LOCは角膜21の
曲率中心Oから瞳孔24の中心Cまでの標準的な距離、
δは眼球の光軸と視軸との標準的な補正角度である。
【0078】いま、撮影者が眼球の回転角が小さいとす
ると視線の個人差を補正する式は Zn´=A2*Zn+B2 ‥‥‥(15) と表わすことができる。ここでZnは標準的な距離LOC
及び標準的な補正角度δを用いて算出された注視点の水
平方向の座標、Zn´は個人差を補正した後の注視点の
座標、A2,B2は視線補正係数である。
【0079】表示領域51及び表示領域52のピント板
104上の座標は既知であるためその値と(13)式及
び(14)式で算出された注視点の座標とから視線補正
係数A2及びB2に関する二つの連立方程式が成立し、
視線補正演算手段を兼ねた視線演算処理装置9において
2式を解くことにより撮影者の視線補正係数A2,B2
が算出される(#237)。更に該視線補正係数を基に
視線補正式((15))式が決定される。
【0080】視線の補正式が決定すると、該視線の補正
が正しく行なわれるかどうかの確認の動作が実行され
る。視線演算処理装置9に組み込まれたタイマーTiが
再び作動し(#238)、又カメラ制御装置からの信号
に基づいて表示領域53の視線補正確認用の指標が点灯
する(#239)。
【0081】撮影者が表示領域53の注視を開始して視
線演算処理装置9に組み込まれたタイマーTiが所定の
時間(Ti=T1)に達すると、そのときの撮影者の眼
球像データが視線演算処理装置9に自動的に入力される
(#240)。眼球像データが視線演算処理装置9に入
力された時点でファインダー内の表示領域53に対応す
る発光ダイオードは消灯する(#241)。視線演算処
理装置9においてタイマーTiがリセット(Ti=0)
され(#242)、更に眼球像データが有効であるかど
うかの判断が行なわれる(#243)。
【0082】視線演算処理装置9において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると、再び視線演算処理装置9に組み込まれたタ
イマーTiが作動を開始し(#238)表示領域53に
対応した眼球像データを取り込む一連の動作が再度実行
される。
【0083】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#243)視線演算処理装置9において該眼球
像データより撮影者の注視点Z3が と求められる(#244)。ここでZc3´は瞳孔の中
心座標(Z方向)、Zf3´は二つの角膜反射像の中心
座標(Z方向)である。
【0084】表示領域53のピント板104上での座標
Z3´は既知であるためその値と(16)式で補正算出
された注視点の座標Z3との比較が行なわれる(#24
5)。表示領域53の座標Z3´と注視点の座標Z3と
が一致していなければ、既に視線補正データが登録され
ていればそれは消去されるとともに(#246)視線の
補正が正しく行なわれなかったことを示す警告表示(例
えば表示領域53が一定の時間点滅)が行なわれ(#2
47)、再び視線の補正が開始される。
【0085】一方、表示領域53の座標Z3´と注視点
の座標Z3とを比較してそれらの値がほぼ一致していれ
ば(#245)、前記視線補正係数を基に求められた視
線補正式((15)式)が視線補正データとして視線補
正データ記憶手段を兼ねた視線演算処理装置9に登録さ
れる(#248)。このとき、視線補正を行った撮影者
のデータも視線演算処理装置9に同時に登録するように
すれば、使用するカメラに対して一度視線補正を行なえ
ば以後は視線補正を行なわないで済むことになる。
【0086】視線補正データが演算処理装置9に登録さ
れると、視線の補正が終了したことを撮影者に知らしめ
るためにファインダー内の表示領域51、表示領域52
及び表示領域53が所定の時間点滅した後(#249)
視線補正モードを解除して(#250)視線入力モード
に移行する(#251)。視線入力モードでは先に算出
された視線補正データを用いることにより撮影者の視線
が精度よく検出され、撮影者の意図する情報、例えば撮
影者がピントを合わせて撮影したい被写体の位置を該撮
影者の視線に基づいてカメラに入力することが可能とな
る。
【0087】又、撮影者がカメラの電源を投入し視線入
力モードに設定した際(#220)、視線補正データが
既にカメラに登録されている場合は(#222)、登録
されている視線補正データが該撮影者に対して有効であ
るかどうかを確認する動作が実行される(#238−#
245)。
【0088】又、撮影者がカメラの電源を投入し視線入
力モードに設定した際、視線補正データが既にカメラに
登録されている場合は視線補正を行なわず直ちに視線入
力モードに移行するようにしても構わない。
【0089】又、本実施例においては視線の補正式を
(15)式のように一次関数で定義したが、 Zn´=A2*LOG(Zn)+B2 ‥‥‥(17) と対数関数で定義しても構わない。
【0090】図16は請求項1の発明とは直接関連しな
い実施例3のカメラの後部外観図、図17は実施例3に
おけるファインダー内視野図、図13,図14,図15
は実施例3のフローチャート図である。
【0091】尚、本実施例の視線検出装置は図2と同様
である。図11中35は視線補正スイッチで視線補正実
行スイッチを兼ねている。
【0092】本実施例において、図17に示すようにフ
ァインダー視野外にバックライトの付随した液晶素子あ
るいは発光ダイオードとで構成されたファインダー内表
示手段であるところの視線補正用の三つの指標(指標5
1、指標52、指標53)が配設されており、カメラ制
御装置(不図示)により表示、非表示の制御が行なわれ
ている。
【0093】以下、図13〜図15の視線補正の流れ図
をもとに本実施例における視線補正方法を説明する。
【0094】撮影者がカメラの電源(不図示)を投入し
視線入力モードに設定すると(#260)視線演算処理
装置9(不図示)からの信号に基づいて視線検出用の赤
外発光ダイオードが点灯し撮影者の眼球の照明を開始す
る。更に撮影者が視線補正スイッチ35を所定の時間
(δT秒間)押した状態にすると視線補正モードに移行
する(#261)。このとき視線演算処理装置9に視線
補正データが登録されていればその視線補正データは消
去される(#262)。
【0095】先ずカメラ制御装置からの信号に基づいて
ファインダー視野外の水平方向真ん中にある視線補正用
の指標51が点灯する(#263)。撮影者は指標51
を注視ながら視線補正スイッチ35を押すと(#26
4)。そのときの撮影者の眼球像データが視線演算処理
装置9に入力される(#265)。眼球像データが視線
演算処理装置9に入力された時点でファインダー視野外
の指標51は消灯する(#266)。
【0096】続いて視線演算処理装置9においては眼球
像データが有効であるかどうかの判断が行なわれる(#
267)。視線演算処理装置9において前記眼球像デー
タより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判断
されると、再び指標51が点灯し(#263)眼球像デ
ータの取り直しを開始する。このとき撮影者は一度消灯
した指標51が再度点灯するため前回の眼球像データの
入力が不完全であったことを認識することができる。
【0097】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#267)視線演算処理装置9において、該眼
球像データより撮影者の注視点Z1が前記(13)式に
基づいて算出される(#268)。
【0098】指標51に対応する撮影者の注視点Z1が
計算上求まると(#268)カメラ制御装置からの信号
に基づいてファインダー視野外の水平方向左側に配置さ
れた指標52が点灯する(#269)。撮影者は視線の
補正が開始されていることを認識し指標52の注視を開
始する。撮影者が指標52を注視しながら視線補正スイ
ッチ35を押すと(#270)と、そのときの撮影者の
眼球像データが視線演算処理装置9に入力される(#2
71)。眼球像データが視線演算処理装置9に入力され
た時点でファインダー視野外の指標52は消灯する(#
272)。続いて視線演算処理装置9においては眼球像
データが有効であるかどうかの判断が行なわれる(#2
73)。
【0099】視線演算処理装置9において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると、再び指標52が点灯し(#269)眼球像
データの取り直しを開始する。
【0100】一方、眼球像データが有効であると判断さ
れると(#273)視線演算処理装置9において、該眼
球像データより撮影者の注視点Z2が前記(13)式に
基づいて算出される(#274)。
【0101】指標52に対応する撮影者の注視点Z2が
計算上求まると(#274)カメラ制御装置からの信号
に基づいてファインダー視野外の水平方向右側に配置さ
れた指標53が点灯する(#275)。以下同様の操作
により、指標53に対応する撮影者の注視点Z3が算出
される(#275−#280)。いま、撮影者が眼球の
回転角が小さいとすると視線の個人差を補正する式はZ
n´=A3*Zn+B3と表わすことができる。ここで
Znは標準的な距離LOC及び標準的な補正角度δを用い
て算出された注視点の水平方向の座標Zn´は個人差を
補正した後の注視点の座標A3,B3は視線補正係数で
ある。
【0102】指標51、指標52及び指標53のピント
板104上の座標は既知であるためその値と、既に算出
された各指標に対応する注視点の座標とから、視線補正
係数A3及びB3が視線補正演算手段を兼ねた視線演算
処理装置9において算出される(#281)。更に該視
線補正係数を基に視線補正式が決定される。
【0103】視線の補正式が決定すると、該視線補正式
は視線補正データとして視線補正データ記憶手段を兼ね
た視線演算処理装置9に登録される(#282)。この
とき視線補正を行った撮影者のデータも視線演算処理装
置9に同時に登録するようにすれば、使用するカメラに
対して一度視線補正を行なえば以後は視線補正を行なわ
ないで済むことになる。
【0104】視線補正データが視線演算処理装置9に登
録されると、視線の補正が終了したことを撮影者に知ら
しめるためにファインダー内の指標51、指標52及び
指標53が所定の時間点滅した後(#283)視線補正
モードを解除して(#284)視線入力モードに移行す
る(#285)。視線入力モードでは、先に算出された
視線補正データを用いることにより撮影者の視線が精度
よく検出され、撮影者の意図する情報、例えば撮影者が
ピントを合わせて撮影したい被写体の位置を該撮影者の
視線に基づいてカメラに入力することが可能となる。
【0105】更に本実施例の視線補正スイッチ35は、
視線の補正終了後の視線入力モードに移行した時点で、
スイッチを押した瞬間に視線情報がカメラに入力される
視線入力スイッチとして機能するように設定しておけば
効果的である。
【0106】又、本実施例においては視線の補正式を一
次関数で定義したが、 Zn´=A3*LOG(Zn)+B3 と対数関数で定義しても構わない。このときどちらの補
正式を採用するかは、二つの補正式より求まる相関係数
を比較することにより決定すればよい。
【0107】又、視線の補正式を Zn´=A3*Zn**2+B3*Zn+C3 と二次関数で定義しこれを求めても構わない。
【0108】
【発明の効果】請求項1の発明によれば求められたずれ
量が正しくないと判定される際には、その旨を警告する
こととしているので、使用者は前記ずれ量の検出動作が
正しく終了したのか、あるいは再度前記ずれ量を検出し
なければならないのかを認識することができる。請求項
2の発明によれば、操作部材を操作することで使用者が
表示形態の異なる指標を見ていることを意思表示するこ
とができ、さらに正確に前記ずれ量を求めることができ
る。請求項3の発明によれば、注視対象である指標がど
れであるか一目瞭然であるので、眼球光軸と視線とのず
れ量を検出する際に、使用者が戸惑うことがない。請求
項4の発明によれば注視対象である指標がどれであるか
一目瞭然であるので、眼球光軸と視線とのずれ量を検出
する際に、使用者が戸惑うことがない。請求項5の発明
によれば操作部材の数を増加させることがなく、眼球光
軸と視線とのずれ量を検出する際に、使用者が戸惑うこ
とがない請求項6の発明によれば新たに表示素子を設け
る必要がない。請求項7の発明によれば両者を兼用した
としても表示を誤認することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は本発明を一眼レフカメラに適用した
ときの実施例1の概略図、(B)は本発明に係る視線検
出装置の要部概略図。
【図2】 図1(A)の焦点検出装置の要部斜視図。
【図3】 (A)は視線検出の原理説明図、(B)は図
3(A)のイメージセンサーの出力強度図。
【図4】 本発明に係る一眼レフカメラの外観図。
【図5】 ファインダー視野図。
【図6】 本発明に係る視線補正の流れ図。
【図7】 本発明に係る視線補正の流れ図。
【図8】 (A)は本発明を一眼レフカメラに適用した
ときの実施例2の後部外観図、(B)は図8(A)にお
けるファインダー内視野図。
【図9】 (A)は実施例2のファインダー視野内表示
原理説明図、(B)は図9(A)のピント板の拡大図。
【図10】 実施例2の視線補正の流れ図。
【図11】 実施例2の視線補正の流れ図。
【図12】 実施例2の視線補正の流れ図。
【図13】 実施例3の視線補正の流れ図。
【図14】 実施例3の視線補正の流れ図。
【図15】 実施例3の視線補正の流れ図。
【図16】 本発明を一眼レフカメラに適用したときの
実施例3の後部外観図。
【図17】 図16のファインダー内視野図。
【図18】 (A)は従来の視線検出光学系の概略図、
(B)は図18(A)の光電素子列の出力強度図。
【図19】 従来の視線検出装置を有した一眼レフカメ
ラの要部概略図。
【符号の説明】
1 接眼レンズ 2 ハーフミラー 3 投光レンズ 4 受光レンズ 5 赤外発光ダイオード 6 イメージセンサー 9 視線演算処理装置 21 角膜 22 強膜 23 虹彩 24 瞳孔 31 モード選択ボタン 32 電子ダイヤル 33 レリーズスイッチ 34 アイピーススイッチ 35 視線補正スイッチ 101 撮影レンズ 102 跳ね上げミラー 103 表示素子 104 ピント板 105 コンデンサーレンズ 106 ペンタダハプリ
ズム 107 サブミラー 108 多点焦点検出装
置 109 カメラ制御装置 120 発光ダイオード 121 パッケージ 122 投光レンズ 123 フレネルレンズ 124 プリズム 110 視野マスク 111 フィールドレン
ズ 112 再結像レンズ 113 光電素子列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−268538(JP,A) 特開 平1−274736(JP,A) 特開 平2−32312(JP,A) 特開 平3−168623(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 3/113 G02B 7/28

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】使用者の眼球像データに基づいて眼球光軸
    を検出する眼球光軸検出手段と、ファインダー視野内の
    異なる場所に各々表示される複数の指標と、使用者が前
    記複数の指標を見たときの前記眼球光軸検出手段によっ
    、得られる眼球像データを用いて使用者の眼球光軸と
    視線とのずれ量を補正するための視線補正データを演算
    する演算手段とを有した視線出装置を有する機器であっ
    て、使用者が前記視線補正データを演算するにあたる指
    標とは異なる所定の指標を見たときの、前記視線補正デ
    ータを用いて補正演算された視線に対応する座標と前記
    所定の指標の座標との比較を行う比較手段と、前記比較
    手段による前記視線に対応する座標と前記所定の指標の
    座標との差が小さいときには前記視線補正データが正し
    いとして前記演算手段の演算が終了したことの表示を行
    う一方 前記差が大きいときには前記視線補正データが
    正しくない旨の警告を行う手段を有することを特徴とす
    る視線検出装置を有する機器。
  2. 【請求項2】 前記使用者が操作可能な操作部材を有
    し、前記演算手段は、前記複数の指標のうち1つの指標
    を他の指標とは異なる表示形態とした後であって、且つ
    前記操作部材が操作されたときに検出される眼球光軸か
    ら前記ずれ量を演算することを特徴とする請求項1に記
    載の視線検出装置を有する機器。
  3. 【請求項3】 前記演算手段は、前記複数の指標のうち
    1つの指標だけを点滅表示させた後に、検出される眼球
    光軸から前記ずれ量を演算することを特徴とする請求項
    1または2に記載の視線検出装置を有する機器。
  4. 【請求項4】 前記演算手段は、前記複数の指標のうち
    1つの指標だけを点灯表示させた後に、検出される眼球
    光軸から前記ずれ量を演算することを特徴とする請求項
    1または2に記載の視線検出装置を有する機器。
  5. 【請求項5】 前記視線検出装置を有する機器はカメラ
    であって、前記操作部材はレリーズスイッチを兼用する
    ことを特徴とする請求項2,3または4の視線検出装置
    を有する機器。
  6. 【請求項6】 前記指標は自動焦点検出装置の合焦表示
    マークを兼用することを特徴とする請求項5に記載の視
    線検出装置を有する機器。
  7. 【請求項7】 眼球光軸と視線とのずれ量を検出する際
    の前記指標の表示形態は、前記自動焦点検出装置の合焦
    を表す表示形態とは異なることを特徴とする請求項6に
    記載の視線検出装置を有する機器。
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