JP3332581B2 - 光学装置、カメラ、視線検出装置、視線検出方法、及び、接眼部と眼球位置の相対位置判別方法。 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、視線検出装置や視線
検出手段を有した光学装置に関し、例えば被写体像が形
成されている観察面（ピント面）上のファインダ系を介
して観察者が観察している注視点方向の軸、いわゆる視
線（視軸）を、観察者の眼球像を演算処理して検出する
機能を有した光学装置やカメラ、更には視線検出方法や
観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置を判別する接眼
部と眼球位置の相対位置判別方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、撮影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）が種々提供されてい
る。例えば特開平１−２７４７３６号公報においては、
光源からの平行光束を撮影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
利用して注視点を求めている。また同公報において、注
視点検出装置を一眼レフカメラに配設し、撮影者の注視
点情報を用いて撮影レンズの自動焦点調節を行う例を開
示している。

【０００３】図１１は、一眼レフカメラに配設された視
線検出光学系の概略図である。

【０００４】同図において、１１は接眼レンズで、撮影
者はこの接眼レンズ１１に目を近づけてファインダ内の
被写体を観察する。１３ａ，１３ｂは各々撮影者に対し
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
る。撮影者の眼球で反射した照明光の一部は受光レンズ
１２においてイメージセンサ１４に集光する。

【０００５】図１２（Ａ）は上記イメージセンサ１４に
投影される眼球像の概略図であり、図１２（Ｂ）は上記
イメージセンサ１４の出力ラインからの出力信号の強度
分布を示す図である。

【０００６】図１３は視線検出の原理を説明する為の図
である。

【０００７】同図において、１５は撮影者の眼球、１６
は角膜、１７は虹彩である。なお、図１１に示した接眼
レンズ１１は説明には不要であるため省略してある。

【０００８】以下、上記の各図を用いて視線の検出方法
について説明する。

【０００９】光源１３ｂより放射された赤外光は観察者
の眼球１５の角膜１６を照射する。このとき角膜１６の
表面で反射した赤外光の一部により形成される角膜反射
像ｄ（虚像）は受光レンズ１２により集光され、イメー
ジセンサ１４上の位置ｄ´に結像する。同様に光源１３
ａにより放射された赤外光は、眼球１５の角膜１６を照
明する。このとき、角膜１６の表面で反射した赤外光の
一部により形成された角膜反射像ｅは受光レンズ１２に
より集光され、イメージセンサ１４上の位置ｅ´に結像
する。

【００１０】又、虹彩１７の端部ａ，ｂからの光束は、
受光レンズ１２を介してイメージセンサ１４上の位置ａ
´，ｂ´に該端部ａ，ｂの像を結像する。受光レンズ１
２の光軸に対する眼球１５の光軸の回転角θが小さい場
合、虹彩１７の端部ａ，ｂのｘ座標をｘａ，ｘｂとする
と、瞳孔１９の中心位置ｃの座標ｘｃは、 ｘｃ≒（ｘａ＋ｘｂ）／２ と表される。

【００１１】また、角膜反射像ｄ及びｅの中点のｘ座標
と角膜１６の曲率中心ｏのｘ座標ｘｏとは略一致する。
このため角膜反射像の発生位置ｄ，ｅのｘ座標をｘｄ，
ｘｅ、角膜１６の曲率中心ｏと瞳孔１９の中心ｃまでの
標準的な距離をＬ_OCとすると、眼球１５の光軸１５ａの
回転角θｘは、 Ｌ_OC＊ｓｉｎθｘ≒（ｘｄ＋ｘｅ）／２−ｘｃ …………（１） の関係式を略満足する。このため、図１２（Ａ）に示し
た様に、イメージセンサ１４上に投影された眼球１５の
各特徴点（角膜反射像及び瞳孔の中心）の位置を検出す
ることにより、眼球１５の光軸１５ａの回転角θを求め
ることができる。

【００１２】眼球１５の光軸１５ａの回転角は（１）式
より、 β＊Ｌ_OC＊ｓｉｎθｘ≒｛（ｘｐｏ−δｘ）−ｘｉｃ｝＊ｐｉｔｃｈ …………（２） β＊Ｌ_OC＊ｓｉｎθＹ≒｛（Ｙｐｏ−δｙ）−ｙｉｃ｝＊ｐｉｔｃｈ …………（３） と求められる。

【００１３】ここで、θｘはｚーｘ平面内での眼球光軸
の回転角、θｙはｙーｚ平面内での眼球光軸の回転角で
ある。また、（ｘｐｏ，ｙｐｏ）はイメージセンサ１４
上の２個の角膜反射像の中点の座標、（ｘｉｃ，ｙｉ
ｃ）はイメージセンサ１４上の瞳孔中心の座標である。
ｐｉｔｃｈはイメージセンサ１４の画素ピッチである。
又、βは受光レンズ１２に対する眼球１５の位置により
決る結像倍率で、実質的には２個の角膜反射像の間隔の
関数として求められる。δｘ，δｙは角膜反射像の中点
の座標を補正する補正項であり、撮影者の眼球を平行光
ではなく発散光にて照明していることにより生じる誤差
を補正する補正項、及び、δｙに関しては、撮影者の眼
球を下まぶたの方から発散光にて照明していることによ
り生じるオフセット成分を補正する補正項も含まれてい
る。

【００１４】撮影者の眼球光軸の回転角（θｘ，θｙ）
が算出されると、撮影者の観察面（ピント板）上の注視
点（ｘ，ｙ）は、カメラの姿勢が横位置の場合、 ｘ＝ｍ＊（θｘ＋△） ………………（４−ａ） ｙ＝ｍ＊θｙ ………………（５−ａ） と求められる。

【００１５】ここで、ｘ方向はカメラの姿勢が横位置の
場合の撮影者に対して水平方向、ｙ方向はカメラの姿勢
が横位置の場合の撮影者に対して垂直方向を示してい
る。ｍは眼球１５の回転角からピント板上の座標に変換
する変換係数、△は眼球光軸１５ａと視軸（注視点）と
のなす角である。一般に眼球の回転角と観察者が実際に
見ている視軸とは、観察者に対して水平方向に約５°ず
れており、垂直方向には殆どずれていない事が知られて
いる。

【００１６】同様にカメラの姿勢が縦位置の場合、注視
点（ｘ，ｙ）は、 ｘ＝ｍ＊θｘ ………………（４−ｂ） ｙ＝ｍ＊（θｙ−△） ………………（５−ｂ） または、 ｘ＝ｍ＊θｘ ………………（４−ｃ） ｙ＝ｍ＊（θｙ＋△） ………………（５−ｃ） となり、カメラの姿勢によって演算式を変更することに
より視線（注視点）を求めることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記の様にカメラの姿
勢、つまりファインダ部と撮影者の眼球との縦横の相対
位置関係によって、回転角θから撮影者の観察面（ピン
ト板）上の注視点（ｘ，ｙ）を求める式を変更する必要
があるため、従来においては、水銀スイッチやその他の
機械的なスイッチや光学的なスイッチなどでカメラの姿
勢を検出し、その結果に基づいて上述の式を選択して注
視点（ｘ，ｙ）を求めていた。

【００１８】しかしながら、水銀スイッチなどの検知ス
イッチを使用しなければならないのでコストがかかると
いう問題があった。しかも、上記の水銀スイッチは重力
を利用して姿勢検知を行うものであるため、撮影者が横
になっている場合や完全に下を向いているときなど、該
スイッチが正しい値を出さなくなるという恐れもある。

【００１９】一方、この種の検知スイッチに頼らず手動
で縦位置，横位置の姿勢を撮影者が入力する構成にした
場合は、撮影者に煩わしい操作を強要してしまうことに
なる。

【００２０】 （発明の目的） 本発明の第１の目的
は、観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置を検知する
スイッチ部材を具備することなく、高精度の視線検出を
行うことのできる光学装置、カメラ、視線検出装置、及
び、視線検出方法を提供することである。

【００２１】 本発明の第２の目的は、観察者の眼球の
位置と接眼部の相対位置を検知するスイッチ部材を具備
することなく、観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置
を正確に判別することのできる光学装置、カメラ、視線
検出装置、及び、接眼部と眼球位置の相対位置判別方法
を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】 上記第１の目的を達成
するために、請求項１又は３記載の本発明は、接眼部よ
り覗いた観察者の眼球像の光電変換信号を出力する光電
変換手段と、該光電変換手段からの光電変換信号を演算
処理することによって観察者の視線を検出する視線検出
手段と、観察面内に観察者の視線の指標として配置され
る複数の指標と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
を想定して、各々の想定位置の場合について前記視線検
出手段にて視線検出を行い、各々の視線検出結果と前記
複数の指標の位置関係を評価し、前記複数の指標の中よ
り前記各々の視線検出結果の何れかと一致する位置にあ
る指標を注視点として選択する指標選択手段とを設け、
予め想定可能な観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置
それぞれでの視線検出を行い、この視線検出結果と観察
面内に配置される複数の指標との位置関係より、複数の
指標の中より前記各々の視線検出結果の何れかと一致す
る位置にある指標を注視点として選択するようにしてい
る。

【００２３】 また、上記第２の目的を達成するため
に、請求項２又は３記載の本発明は、接眼部より覗いた
観察者の眼球像の光電変換信号を出力する光電変換手段
と、該光電変換手段からの光電変換信号を演算処理する
ことによって観察者の視線を検出する視線検出手段と、
観察面内に観察者の視線の指標として配置される複数の
指標と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼部の相対
位置が横位置である場合と縦位置である場合とを想定し
て、各々の想定位置の場合について前記視線検出手段に
て視線検出を行い、各々の視線検出結果と前記複数の指
標の位置関係を評価し、観察者の眼球の位置と接眼部の
相対位置を判別する相対位置判別手段とを設け、予め想
定可能な観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置それぞ
れでの視線検出を行い、この視線検出結果と観察面内に
配置される複数の指標との位置関係より、観察者の眼球
の位置と接眼部の相対位置を判別するようにしている。
また、上記第１の目的を達成するために、請求項４記載
の本発明は、接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電変
換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼部
の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合とを
想定して、各々の想定位置の場合の視線検出結果と観察
者の視線の指標として観察面内に配置された複数の指標
の位置関係を評価し、前記複数の指標の中より前記各々
の視線検出結果の何れかと一致する位置にある指標を注
視点として選択する過程とを有するものである。また、
上記第２の目的を達成するために、請求項５記載の本発
明は、接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電変換する
過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼部の相対
位置が横位置である場合と縦位置である場合とを想定し
て、各々の想定位置の場合について得られる光電変換信
号を演算処理して観察者の視線を検出する過程と、各々
の視線検出結果と観察者の視線の指標として観察面内に
配置された複数の指標の位置関係を評価し、観察者の眼
球の位置と接眼部の相対位置を判別する過程とを有する
ものである。また、上記第１の目的を達成するために、
請求項６記載の本発明は、接眼部より覗いた観察者の眼
球像を光電変換する過程と、観察者の眼球の位置に対す
る前記接眼部の相対位置が横位置である場合と縦位置で
ある場合とを想定して、各々の想定位置の場合について
得られる光電変換信号を演算処理することにより、観察
者の視線の指標として観察面内に配置された複数の指標
の中より前記各々の想定位置の場合について得られる光
電変換信号の前記演算処理結果の何れかと一致する位置
にある指標を注視点として選択する過程とを有するもの
である。また、上記第２の目的を達成するために、請求
項７記載の本発明は、接眼部より覗いた観察者の眼球像
を光電変換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前
記接眼部の相対位置が横位置である場合と縦位置である
場合とを想定して、各々の想定位置の場合について得ら
れる光電変換信号を演算処理することにより、観察者の
眼球の位置と接眼部の相対位置を判別する過程とを有す
るものである。また、上記第１及び第２の目的を達成す
るために、請求項８記載の本発明は、請求項４〜７の何
れかに記載の選択又は判別が行えるものである。また、
上記第１及び第２の目的を達成するために、請求項９記
載の発明は、請求項８に記載の視線検出装置を有するも
のである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００２５】図１〜図１０は本発明の一実施例を一眼レ
フカメラに適用した場合に係る図であり、図１は一眼レ
フカメラの要部を示す概略図、図２（Ａ），（Ｂ）は図
１の一眼レフカメラの上面及び背面を示す図、図３は図
１の一眼レフカメラのファインダ視野図である。

【００２６】 図１において、１は撮影レンズであり、
便宜上２枚のレンズで示したが、実際は多数のレンズか
ら構成されている。２は主ミラーで、観察状態と撮影状
態に応じた撮影光路へ斜設されあるいは退去される。３
はサブミラーで、主ミラー２を透過した光束をカメラボ
ディの下方へ向けて反射する。４はシャッタである。５
は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣＣＤやＭＯＳ型
等の固体撮像素子あるいはビディコン等の撮像管より成
っている。

【００２７】６は焦点検出装置であり、結像面近傍に配
置されたフィールドレンズ６ａ，反射ミラー６ｂ及び６
ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６ｅ，後述する複数のＣ
ＣＤから成るラインセンサ６ｆ等から構成されている周
知の位相差方式を採用している。同図の焦点検出装置６
は、図３に示すようにファインダ視野内（観察画面内）
２１３の複数の領域（５箇所の測距点マーク２００〜２
０４）を焦点検出可能なように構成されている。

【００２８】７は撮影レンズ１の予定結像面に配置され
たピント板、８はファインダ光路変更用のペンタプリズ
ムである。９，１０は観察画面内の被写体輝度を測定す
る為の結像レンズと測光センサで、結像レンズ９はペン
タプリズム８内の反射光路を介してピント板７と測光セ
ンサ１０を共役に関係付けている。

【００２９】１１は前記ペンタプリズム８の射出面後方
に配置され、撮影者の眼１５によるピント板７の観察に
使用される接眼レンズであり、該接眼レンズ１１には例
えば可視光を透過し赤外光を反射するダイクロイックミ
ラーより成る光分割器１１ａが具備されている。１２は
受光レンズ、１４はＣＣＤ等の光電素子列を２次元的に
配したイメージセンサで、受光レンズ１２に関して所定
の位置にある撮影者の眼１５の虹彩近傍と共役になるよ
うに配置されている。

【００３０】１３（１３ａ〜１３ｂ）は各々撮影者の眼
球１５の照明光源であるところの赤外発光ダイオード
で、図２（Ｂ）に示す様に、接眼レンズ１１の回りに配
置されている。

【００３１】 ２１は明るい被写体の中でも視認できる
高輝度のスーパーインポーズ用ＬＥＤであり、該スーパ
ーインポーズ用ＬＥＤ２１から発光された光は投光用プ
リズム２２，主ミラー２で反射してピント板７の表示部
に設けた微小プリズムアレイ７ａで垂直方向に曲げら
れ、ペンタダハプリズム８，接眼レンズ１１を通って撮
影者の眼１５に達する。そこでピント板７の焦点検出領
域に対応する位置にこの微小プリズムアレイ７ａを枠状
に形成し、これを各々に対応したスーパーインポーズ用
ＬＥＤ２１（各々をＬＥＤ−Ｌ１，ＬＥＤ−Ｌ２，ＬＥ
Ｄ−Ｃ，ＬＥＤ−Ｒ１，ＬＥＤ−Ｒ２とする）によって
照明する。これによって、図３に示したファインダ視野
から判かるように、各々の測距点マーク２００，２０
１，２０２，２０３，２０４がファインダ視野内２１３
で光り、焦点検出領域（測距点）を表示させている（以
下、これをスーパーインポーズ表示という）。

【００３２】２３はファインダ視野領域を形成する視野
マスク、２４はファインダ視野外に撮影情報を表示する
ためのファインダ内ＬＣＤで、照明用ＬＥＤ（Ｆ−ＬＥ
Ｄ）２５によって照明されている。ファインダ内ＬＣＤ
２４を透過した光は三角プリズム２６によってファイン
ダ内に導かれ、図３のファインダ視野外２０７に表示さ
れ、撮影者は該撮影情報を観察している。

【００３３】３１は撮影レンズ１内に設けた絞り、３２
は後述の絞り駆動回路１１１を含む絞り駆動装置、３３
はレンズ駆動用モータ、３４は駆動ギヤ等からなるレン
ズ駆動部材である。３５はフォトカプラであり、レンズ
駆動部材３４に連動するパルス板３６の回転を検知して
レンズ焦点調節回路１１０に伝えている。レンズ焦点調
節回路１１０は、この情報とカメラ側からのレンズ駆動
量の情報に基づいてレンズ駆動用モータ３３を所定量駆
動させ、撮影レンズ１の合焦レンズ１ａを合焦位置に移
動させている。３７は公知のカメラとレンズとのインタ
ーフェイスとなるマウント接点である。

【００３４】 図２において、４１はレリーズ釦、４２
は外部モニタ表示装置としてのモニタ用ＬＣＤで、予め
決められたパターンを表示する固定セグメント表示部４
２ａと可変数値表示用の７セグメント表示部４２ｂとか
ら成っている。４４はモードダイヤルで、指標５５の位
置に該モードダイヤル４４上に刻印されたマーク等を合
せて撮影モード等の選択を行うものである。他の操作部
材については本発明の理解において特に必要ないので省
略する。

【００３５】ここで、本実施例においては、図２の
（Ｂ）のような姿勢で撮影者が接眼レンズ１１を覗いた
場合を横位置と定め、又図２の（Ｂ）の状態からカメラ
を回転させ、レリーズ釦４１を上方にして撮影者が接眼
レンズ１１を覗いた場合を縦位置ａとし、反対にカメラ
を回転させ、レリーズ釦４１を下方にして撮影者が接眼
レンズ１１を覗いた場合を縦位置ｂと定める。

【００３６】図５は上記構成における一眼レフカメラの
電気的構成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は
同一の番号をつけている。

【００３７】同図において、カメラ本体に内蔵されたカ
メラ制御手段であるところのマイクロコンピュータの中
央処理装置（以下、ＣＰＵと記す）１００には、視線検
出回路１０１，測光回路１０２，自動焦点検出回路１０
３，信号入力回路１０４，ＬＣＤ駆動回路１０５，ＬＥ
Ｄ駆動回路１０６，ＩＲＥＤ駆動回路１０７，シャッタ
制御回路１０８、及び、モータ制御回路１０９がそれぞ
れ接続されている。また、撮影レンズ１内に配置された
焦点調節回路１１０，絞り駆動回路１１１とは図１で示
したマウント接点３７を介して信号の伝達がなされる。

【００３８】ＣＰＵ１００に付随した記憶手段としての
ＥＥＰＲＯＭ１００ａは、フィルムカウンタその他の撮
影情報を記憶可能である。

【００３９】前記視線検出回路１０１は、イメージセン
サ１４（ＣＣＤ−ＥｙＥ）からの眼球像の出力をＡ／Ｄ
変換し、この像情報をＣＰＵ１００に送信する。ＣＰＵ
１００は後述するように視線検出に必要な眼球像の各特
徴点を所定のアルゴリズムに従って抽出し、さらに各特
徴点の位置から撮影者の眼球の回転角を算出する。

【００４０】 前記測光回路１０２は、測光センサ１０
からの出力を増幅後、対数圧縮，Ａ／Ｄ変換し、各セン
サの輝度情報としてＣＰＵ１００に送信する。測光セン
サ１０は図１０に示すように画面内を１６分割してお
り、それぞれＡ０〜Ａ４，Ｂ５〜Ｂ１１，Ｃ１２〜Ｃ１
５の１６個の光電変換出力を出力するフォトダイオード
から構成されている。

【００４１】前記自動焦点検出回路１０３に接続される
ラインセンサ６ｆは、前述のように画面内の５つの測距
点２００〜２０４に対応した５組のラインセンサＣＣＤ
−Ｌ２，ＣＣＤ−Ｌ１，ＣＣＤ−Ｃ，ＣＣＤ−Ｒ１，Ｃ
ＣＤ−Ｒ２から構成される公知のＣＣＤラインセンサで
あり、自動焦点検出回路１０３はこれらラインセンサ６
ｆから得た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１００に送る。

【００４２】 ＳＷ１はレリーズ釦４１の第１ストロー
クでＯＮし、測光，ＡＦ，視線検出動作を開始する測光
スイッチ、ＳＷ２はレリーズ釦の第２ストロークでＯＮ
するレリーズスイッチ、ＳＷ−ＤＩＡＬ１とＳＷ−ＤＩ
ＡＬ２は電子ダイヤル４５内に設けたダイヤルスイッチ
であり、信号入力回路のアップダウンカウンタに入力さ
れ、該電子ダイヤル４５の回転クリック量をカウントす
る。

【００４３】次に、視線検出手段を有した上記の一眼レ
フカメラの動作について、図６〜図９のフローチャート
にしたがって説明する。

【００４４】図２に示すモードダイヤル４４を回転させ
てカメラを不作動状態から所定の撮影モードに設定する
と（本実施例では、シャッタ優先ＡＥに設定されている
ものとする）、カメラの電源がＯＮされ、ＣＰＵ１００
は＃（以下、ステップと記す）１００を介してステップ
１０１からの動作を開始する。

【００４５】先ず、ＣＰＵ１００の視線検出に使われる
変数をリセットする（ステップ１０１）。そして、レリ
ーズ釦４１が押込まれてスイッチＳＷ１がＯＮするのを
待機する（ステップ１０２）。その後、レリーズ釦４１
が押込まれてスイッチＳＷ１がＯＮされたことを信号入
力回路１０４を介して検知すると、ＣＰＵ１００は視線
検出を実行する（ステップ１０３）。そして、その結果
を基に、注視点の選択及びカメラの縦横姿勢の判別を行
う（ステップ１０４）。尚、上記のステップ１０３，１
０４の動作については、サブルーチンとして後述する。

【００４６】次に、自動焦点検出動作時に用いる測距点
を視線入力モードにより選択するモードになっているか
否かを判別し（ステップ１０５）、もし視線入力モード
に設定されていたら上記ステップ１０３で選択された注
視点にある測距点マーク（２００〜２０４のうちのいず
れか）を、ＬＥＤ駆動回路１０６に信号を送信してスー
パーインポーズ用ＬＥＤ２１を用いて点滅表示させる
（ステップ１０６）。一方、視線入力モードに設定され
ていなかったら、また後述のように視線検出ＮＧであれ
ば、注視点を表示せずに測距点自動選択を行う（ステッ
プ１１８）。この測距点自動選択については、サブルー
チンとして後述する。

【００４７】視線検出又は測距点自動選択によって測距
点が選択されたならば、その測距点の焦点検出を実行す
る（ステップ１０７）。そして、ここで選択された測距
点が測距不能であるかを判別し（ステップ１０８）、測
距不能であればＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０５に
信号を送ってファインダ内ＬＣＤ２４の合焦マークを点
滅させ、測距がＮＧ（不能）であることを撮影者に警告
する（ステップ１１６）。この動作はスイッチＳＷ１が
離される（ＯＦＦされる）まで継続される（ステップ１
１７）。そして、スイッチＳＷ１がＯＦＦされるとステ
ップ１０２へ戻り、同様の動作を繰り返す。

【００４８】一方、選択された測距点が測距可能であ
り、まだ合焦でなければ（ステップ１０８→１０９）、
ＣＰＵ１００はレンズ焦点調節回路１１０に信号を送っ
て所定量撮影レンズ１を駆動させる（ステップ１１
５）。レンズ駆動後、自動焦点検出回路１０３を介して
再度焦点検出を行い（ステップ１０７）、撮影レンズ１
が合焦するまで上記のステップ１０７→１０８→１０９
→１１５→１０７……を繰り返す。

【００４９】そして、選択された測距点において撮影レ
ンズ１が合焦したならば、ＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回
路１０５に信号を送ってファインダ内ＬＣＤ２４の合焦
マークを点灯させると共に、ＬＥＤ駆動回路１０６にも
信号を送って合焦している測距点マーク（２００〜２０
４のいずれか）に合焦表示させる（ステップ１０９→１
１０）。

【００５０】この時、合焦した測距点がファインダ内に
表示されたのを撮影者が見て、その測距点が正しくない
と認識してレリーズ釦４１から手を離しスイッチＳＷ１
をＯＦＦにすると（ステップ１１１）、引続きカメラは
スイッチＳＷ１がＯＮするのを待機するステップ１０２
へ戻る。

【００５１】また、撮影者が合焦表示された測距点を見
て、引続きスイッチＳＷ１をＯＮし続けたならば（ステ
ップ１１１）、ＣＰＵ１００は測光回路１０２に信号を
送信して測光を行わせる（ステップ１１２）。

【００５２】図１０に画面内を分割して測光する分割測
光のエリアを示したが、ＣＰＵ１００は、各エリアの測
光値から所定のアルゴリズムで評価測光を行い、合焦し
た測距点を含む測光領域に重み付けを行った露出値を決
定する。この所定のアルゴリズムについては後述する。

【００５３】更にレリーズ釦４１が押込まれてスイッチ
ＳＷ２がＯＮされているか否かの判別を行い（ステップ
１１３）、該スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態であれば再び
スイッチＳＷ１の状態の確認を行うステップ１１１へ戻
る。

【００５４】又、上記スイッチＳＷ２がＯＮされたなら
ば、ＣＰＵ１００はシャッタ制御回路１０８，モータ制
御回路１０９，絞り駆動回路１１１にそれぞれ信号を送
信する。この時の動作について詳述すると、まずモータ
制御回路１０９を介してモータＭ２（図５参照）に通電
して主ミラー２をアップさせ、絞り駆動回路１１１を介
して絞り３１を絞り込んだ後、シャッタ制御回路１０８
を介してマグネットＭＧ１に通電しシャッタ４の先幕を
開放する。絞り３１の絞り値及びシャッタ４のシャッタ
スピードは、前記測光回路１０２にて検知された露出値
とフィルム５の感度から設定される。所定のシャッタ秒
時経過後、マグネットＭＧ２（図５参照）に通電し、上
記シャッタ４の後幕を閉じる。フィルム５への露光が終
了すると、上記モータＭ２に再度通電し、ミラーダウ
ン，シャッタチャージを行うとともにモータＭ１（図５
参照）にも通電し、フィルムの１駒送りを実行し、一連
のシャッタレリーズシーケンスの動作を完了する（ステ
ップ１１４）。その後は再びスイッチＳＷ１がＯＮされ
るのを待機するステップ１０２へ戻る。

【００５５】次に、上記ステップ１０３において行われ
る「視線検出」サブルーチンについて、図７のフローチ
ャートにより説明する。

【００５６】まず、ＣＰＵ１００は撮影者の眼を照明す
るために赤外発光ダイオード（以下、ＩＲＥＤと記す）
１３ａ，１３ｂを点灯させる（ステップ２０１）。次
に、所定の時間、イメージセンサ１４への電荷蓄積を行
う（ステップ２０２）。この蓄積が終了すると、次にＩ
ＲＥＤ１３ａ，１３ｂを消灯する（ステップ２０３）。
そして、ＣＰＵ１００は蓄積の終了したイメージセンサ
１４から撮影者の眼球像を読出すと共に、逐次的に角膜
反射像（Ｐ像）や瞳孔部の特徴抽出の処理を行う（ステ
ップ２０４）。

【００５７】Ｐ（プルキンエ）像は眼球照明用ＩＲＥＤ
の角膜反射像であるから、この像信号中には光強度の強
い輝点として現れるため、その特徴をもって１組のＰ像
を検出し、その位置（ｘｄ´，ｙｄ´），（ｘｅ，ｙｅ
´）を求めることが出来る（ステップ２０５）。そし
て、一組のＰ像ペアが決定できた後、瞳孔中心（ｘｃ
´，ｙｃ´）及び瞳孔径ｒｃの検出を行う（ステップ２
０６）。

【００５８】撮影者の眼球像の中からＰ像位置と瞳孔が
検出されれば、撮影者の眼球光軸の回転角（θｘ，θ
ｙ）を算出することができる。

【００５９】ここで、ＣＰＵ１００はカメラの姿勢を横
位置を想定して、撮影者の観察面（ピント板）上の注視
点（ｘ１，ｙ１）を次の式で求める（ステップ２０
７）。

【００６０】 ｘ＝ｍ＊（θｘ＋△） ………………（４−ａ） ｙ＝ｍ＊θｙ ………………（５−ａ） 同様に、ＣＰＵ１００はカメラの姿勢を縦位置ａと想定
して、注視点（ｘ２，ｙ２）を次の式で求める（ステッ
プ２０８）。

【００６１】 ｘ＝ｍ＊θｘ ………………（４−ｂ） ｙ＝ｍ＊（θｙ−△） ………………（５−ｂ） 同様に、ＣＰＵ１００はカメラの姿勢を縦位置ｂと想定
して、注視点（ｘ３，ｙ３）を次の式で求める（ステッ
プ２０９）。

【００６２】 ｘ＝ｍ＊θｘ ………………（４−ｃ） ｙ＝ｍ＊（θｙ＋△） ………………（５−ｃ） この様にカメラの姿勢を３ポジション想定して、視線座
標の算出を終えると、ＣＰＵ１００はこの「視線検出」
サブルーチンを抜ける（ステップ２１０）。

【００６３】次に、上記ステップ１０４において行われ
る「注視点選択＆姿勢判別」サブルーチンについて、図
８のフローチャートにより説明する。

【００６４】まず、ＣＰＵ１００は、横位置想定視線座
標（ｘ１，ｙ１）が、ファインダ上の測距点座標（図３
の測距点マーク２００〜２０４で示した部分のファイン
ダ上座標）と一致しているものが有るかどうかを判別す
る（ステップ３０１）。ここで一致している指標（測距
点マーク）が有れば、その指標の位置を測距点として選
択する（ステップ３０２）。そして、現在のカメラの姿
勢は横位置であると判別し（ステップ３０３）、この
「注視点選択＆姿勢判別」サブルーチンより抜ける（ス
テップ３１１）。

【００６５】また、横位置想定視線座標（ｘ１，ｙ１）
がファインダ上の測距点座標のどれにも一致していなけ
れば（ステップ３０１）、次に縦位置ａ想定視線座標
（ｘ２，ｙ２）が、ファインダ上の測距点座標と一致し
ているものが有るかどうかを判別する（ステップ３０
４）。ここで一致している指標が有れば、その指標の位
置を測距点として選択する（ステップ３０５）。そし
て、現在のカメラの姿勢は縦位置ａであると判別し（ス
テップ３０６）、この「注視点選択＆姿勢判別」サブル
ーチンより抜ける（ステップ３１１）。

【００６６】 また、縦位置ａ想定視線座標（ｘ２，ｙ
２）がファインダ上の測距点座標のどれにも一致してい
なければ（ステップ３０４）、次に縦位置ｂ想定視線座
標（ｘ３，ｙ３）が、ファインダ上の測距点座標と一致
しているものが有るかどうかを判別する（ステップ３０
７）。ここで一致している指標が有れば、その指標の位
置を測距点として選択する（ステップ３０８）。そし
て、現在のカメラの姿勢は縦位置ｂであると判別し（ス
テップ３０９）、この「注視点選択＆姿勢判別」サブル
ーチンより抜ける（ステップ３１１）。

【００６７】また、縦位置ｂ想定視線座標（ｘ３，ｙ
３）がファインダ上の測距点座標のどれにも一致してい
なければ（ステップ３０７）、つまりどのカメラ姿勢で
も視線座標がどの測距点座標にも一致しなかったら、視
線検出をＮＧと判別する（ステップ３１０）。

【００６８】ここで、図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、上
記の注視点選択＆姿勢判別の例を示す。

【００６９】図４（Ａ）は、カメラの姿勢を横位置と想
定したときのファインダ視野内の△〔眼球光軸１５ａと
視軸（注視点）とのなす角〕を無視したときの視線の演
算結果２２０と、△を補正した注視点座標２３０を示し
ている。この例では、注視点２３０は測距マーク２００
〜２０４のどの座標とも一致していない。

【００７０】図４（Ｂ）は、カメラの姿勢を縦位置ａと
想定したときのファインダ視野内の△を無視したときの
視線の演算結果２２１と、△を補正した注視点座標２３
１を示している。この例では、注視点２３１は測距マー
ク２０３と一致している。

【００７１】図４（Ｃ）は、カメラの姿勢を縦位置ｂと
想定したときのファインダ視野内の△を無視したときの
視線の演算結果２２２と、△を補正した注視点座標２３
２を示している。この例では、注視点２３０は測距マー
ク２００〜２０４のどの座標とも一致していない。

【００７２】これらの結果より、視線の注視点は測距マ
ーク２０３の示す座標であり、カメラの姿勢は縦位置ａ
であると判別することとなる。

【００７３】このように３つの想定されたカメラ姿勢で
の注視点座標と測距点の指標の有る座標から、一つの測
距点とカメラの姿勢を判別する。

【００７４】図９に、図６のステップ１１８において実
行される「測距点自動選択」サブルーチンの動作を示す
フローチャートを示す。

【００７５】ＣＰＵ１００は視線検出がＮＧの場合（ス
テップ４０１）とカメラの姿勢が横位置と判別した場合
（ステップ４０２）は、自動測距点選択の測距点の候補
を５点（Ｒ２，Ｒ１，Ｃ，Ｌ１，Ｌ２）全てとし（ステ
ップ４０５）、その中から近点優先のアルゴリズムによ
り測距点を決定する（ステップ４０８）。

【００７６】また、カメラの姿勢は縦位置ａと判別した
場合（ステップ４０３）は、自動測距点選択の測距点の
候補を５点のうち、真中（Ｃ）、右中（Ｒ１）、右端
（Ｒ２）とし（ステップ４０６）、その中から近点優先
のアルゴリズムにより測距点を決定する（ステップ４０
８）。

【００７７】また、カメラの姿勢が縦位置ａでもない判
別した場合（ステップ４０３）は、カメラが縦位置ｂで
あるということであるので、自動測距点選択の測距点の
候補を５点のうち真中（Ｃ）、左中（Ｌ１）、左端（Ｌ
２）とし（ステップ４０７）、その中から近点優先のア
ルゴリズムにより測距点を決定する（ステップ４０
８）。

【００７８】上記の様にして自動測距点選択で測距点が
決定されれば、この「測距点自動選択」サブルーチンを
抜ける（ステップ４０９）。

【００７９】このようにカメラの姿勢によって自動測距
点選択のアルゴリズムを変えると、例えば縦位置で地面
に立った人物を撮影する場合に、近点優先の自動測距点
選択アルゴリズムのために、地面にピントが合って人物
がぼけてしまうような失敗写真を防ぐことが出来る。

【００８０】又同様に、評価測光のアルゴリズムにカメ
ラの姿勢情報を導入することによって、逆光で空が画面
の上方にあるような撮影シーンでも、画面上方にある分
割測光エリアの出力を過小評価することで、明るい空に
引っ張られることなく、主被写体に適正な露光量を得る
ことが出来る。

【００８１】 上記の実施例によれば、カメラがどの姿
勢であっても、横位置の場合の注視点の演算と縦位置
ａ，ｂの演算それぞれを行い、それぞれの観察面（ピン
ト板）上の注視点（ｘ，ｙ）と観察面上に設けられた指
標の位置が一致する方の演算結果を選択し、視線の注視
点で選択した指標及びカメラの姿勢を判別するようにし
ているため、従来必要としていた水銀スイッチ等のカメ
ラの姿勢検知スイッチを廃止することができ、コストの
削減は勿論、カメラの姿勢変化の検知及びその時の視線
検出の信頼性を向上させることが可能となる。

【００８２】 （発明と実施例の対応） 本実施例にお
いて、イメージセンサ１４が本発明の光電変換手段に相
当し、測距点マーク２００〜２０４が本発明の複数の指
標に相当し、ＣＰＵ１００，視線検出回路１０１が本発
明の視線検出手段に相当し、ＣＰＵ１００が本発明の指
標選択手段、又は相対位置判別手段に相当する。

【００８３】以上が実施例の各構成と本発明の各構成の
対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限
定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施
例がもつ機能が達成できる構成であればどのようなもの
であってもよいことは言うまでもない。

【００８４】（変形例）本実施例では、視線により測距
点選択を行っているが、これに限らず、視線により他の
機能、例えば絞り込みを行ったり、電子ダイヤル４５の
機能を切換えるなどいろいろな使用法が考えられる。

【００８５】また、本実施例では、カメラの姿勢を何通
りか想定して演算を行っているが、例えば、同一人物で
右目と左目とで△（眼球光軸１５ａと視軸（注視点）と
のなす角）を逆補正しなければならないということを想
定して演算を行い、撮影者が右目であっても左目であっ
ても、上記の実施例と同様の方法で、注視点の指標を決
定する使用法も考えられる。

【００８６】又本実施例では、得られるカメラの姿勢情
報、つまり撮影者の眼球の位置と接眼部の相対位置情報
は、測距点自動選択や評価測光時に利用する様にしてい
るが、これ以外に、例えば日付等の写し込み位置の選択
情報としても用いることができる。

【００８７】また、本発明は、一眼レフカメラに適用し
た場合を想定しているが、レンズシャッタカメラ，ビデ
オカメラ等のカメラに適用可能である。更には、その他
の光学機器や他の装置、更には構成ユニットとしても適
用することができるものである。

【００８８】更に、本発明は、以上の各実施例、又はそ
れらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよい。

【００８９】

【発明の効果】 以上説明したように、請求項１、３、
４、６、８又は９に記載の発明によれば、観察者の眼球
の位置と接眼部の相対位置を検知するスイッチ部材を具
備することなく、高精度の視線検出を行うことができる
光学装置、カメラ、視線検出装置、及び、視線検出方法
を提供できるものである。

【００９０】 また、請求項２、３、５、７、８又は９
に記載の発明によれば、観察者の眼球の位置と接眼部の
相対位置を検知するスイッチ部材を具備することなく、
観察者の眼球の位置と接眼部の相対位置を正確に判別す
ることができる光学装置、カメラ、視線検出装置、及
び、接眼部と眼球位置の相対位置判別方法を提供できる
ものである。

【００９１】

【００９２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る一眼レフカメラの要部
を示す構成図である。

【図２】図１の一眼レフカメラの上面及び背面を示す図
である。

【図３】図１の一眼カメラのファインダ視野を示す図で
ある。

【図４】本発明の一実施例における注視点選択と姿勢判
別の動作を助ける為の図である。

【図５】図１の一眼カメラの電気的構成を示すブロック
図である。

【図６】図１の一眼カメラの一連の動作を示すフローチ
ャートである。

【図７】図６のステップ１０３における「視線検出」サ
ブルーチンを示すフローチャートである。

【図８】図６のステップ１０４における「注視点選択＆
姿勢判別」サブルーチンを示すフローチャートである。

【図９】図６のステップ１１８における「測距点自動選
択」サブルーチンを示すフローチャートである。

【図１０】図１の一眼カメラの分割測光領域を示す図で
ある。

【図１１】従来の視線検出光学系の概略を示す図であ
る。

【図１２】従来の眼球像及びその像信号の出力強度につ
いて説明する為の図である。

【図１３】一般的な視線検出の原理について説明する為
の図である。

【符号の説明】

６ｆ ラインセンサ １０ 測光センサ １１ 接眼レンズ １２ 受光レンズ １３ａ，１３ｂ 赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ） １４ イメージセンサ １００ ＣＰＵ １０１ 視線検出回路 １０２ 測光回路 １０７ ＩＲＥＤ駆動回路 ２００〜２０４ 測距点マーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 3/00 - 3/16 G02B 7/28 G03B 17/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接眼部より覗いた観察者の眼球像の光電
   変換信号を出力する光電変換手段と、該光電変換手段か
   らの光電変換信号を演算処理することによって観察者の
   視線を検出する視線検出手段と、観察面内に観察者の視
   線の指標として配置される複数の指標とを備えた、観察
   者の眼球の位置と接眼部の相対位置は縦横自在である光
   学装置において、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について前記視線検
   出手段にて視線検出を行い、各々の視線検出結果と前記
   複数の指標の位置関係を評価し、前記複数の指標の中よ
   り前記各々の視線検出結果の何れかと一致する位置にあ
   る指標を注視点として選択する指標選択手段を設けたこ
   とを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 接眼部より覗いた観察者の眼球像の光電
   変換信号を出力する光電変換手段と、該光電変換手段か
   らの光電変換信号を演算処理することによって観察者の
   視線を検出する視線検出手段と、観察面内に観察者の視
   線の指標として配置される複数の指標とを備えた、観察
   者の眼球の位置と接眼部の相対位置は縦横自在である光
   学装置において、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について前記視線検
   出手段にて視線検出を行い、各々の視線検出結果と前記
   複数の指標の位置関係を評価し、観察者の眼球の位置と
   接眼部の相対位置を判別する相対位置判別手段を設けた
   ことを特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光学装置を備えた
   ことを特徴とするカメラ。
4. 【請求項４】 接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電
   変換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について得られる光
   電変換信号を演算処理して観察者の視線を検出する過程
   と、各々の視線検出結果と観察者の視線の指標として観
   察面内に配置された複数の指標の位置関係を評価し、複
   数の指標の中より前記各々の視線検出結果の何れかと一
   致する位置にある指標を注視点として選択する過程とを
   有する視線検出方法。
5. 【請求項５】 接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電
   変換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について得られる光
   電変換信号を演算処理して観察者の視線を検出する過程
   と、各々の視線検出結果と観察者の視線の指標として観
   察面内に配置された複数の指標の位置関係を評価し、観
   察者の眼球の位置と接眼部の相対位置を判別する過程と
   を有する接眼部と眼球位置の相対位置判別方法。
6. 【請求項６】 接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電
   変換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について得られる光
   電変換信号を演算処理することにより、観察者の視線の
   指標として観察面内に配置された複数の指標の中より前
   記各々の想定位置の場合について得られる光電変換信号
   の前記演算処理結果の何れかと一致する位置にある指標
   を注視点として選択する過程とを有する視線検出方法。
7. 【請求項７】 接眼部より覗いた観察者の眼球像を光電
   変換する過程と、観察者の眼球の位置に対する前記接眼
   部の相対位置が横位置である場合と縦位置である場合と
   を想定して、各々の想定位置の場合について得られる光
   電変換信号を演算処理することにより、観察者の眼球の
   位置と接眼部の相対位置を判別する過程とを有する接眼
   部と眼球位置の相対位置判別方法。
8. 【請求項８】 請求項４〜７の何れかに記載の選択又は
   判別が行えることを特徴とする視線検出装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の視線検出装置を有する
   ことを特徴とする光学装置。