JP3624023B2 - 視線検出装置および視線検出装置を具備する光学機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の視線を検出する視線検出装置およびそれを備えたカメラ等の光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、使用者が例えば、一眼レフカメラのファインダ面などの観察面上のどの位置を注視しているかを検出する、いわゆる視線（視軸）を検出装置は種々提案されている。
【０００３】
例えば、本出願人による特開平１−２４１５１１号公報では、赤外発光ダイオード（以下、「ＩＲＥＤ」と略記する）で照明された使用者の眼球の前眼部を、エリアセンサを用いて撮像し、その像信号を処理して使用者のファインダ上での視線座標を検出し、その結果に基づいてカメラの複数の測距（焦点検出）領域や測光領域の内の１つを選択するカメラが開示されている。
【０００４】
視線座標の算出は、先ず使用者の眼球像から眼球回転角を検出し、次いでファインダ上の視線座標を算出するわけであるが、実際には眼球回転角と視線座標の対応関係は人によって異なるため、これを使用者毎に補正しなければ実用的な視線検出は行えない。この補正行為を「個人差補正」を称している。
【０００５】
本出願人はこの「個人差補正」を行うための動作モードである「キャリブレーション・モード」を有するカメラを、特開平４−２４２６３０号公報で提案している。その方法の概略を以下に述べる。
【０００６】
被写体を撮影する通常のカメラ動作とは別に、「キャリブレーション・モード」と称するモードをカメラに用意し、視線検出を行う際には、先ずこのモードで使用者の個人差補正データを登録してもらう。具体的には、ファインダ中の特定の２つの視標を使用者に注視してもらい、そのときの眼球回転角からその使用者の眼球回転角と視線座標の対応関係、即ち個人差補正データを取得し、これをカメラ内の不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に記憶、あるいは登録する。この個人差補正データは複数登録できるように構成されており、キャリブレーション・モードにおいて、使用者がその内の１つを設定することができる。簡単には、ある使用者は１番、別の使用者は２番というように、番号で設定できるようにすればよい。
【０００７】
その後は通常のカメラ動作において、使用者の眼球像を取得し、それから得られる眼球回転角と設定されている個人差補正データを使って視線検出を行い、その視線結果を用いてカメラの焦点検出や露出、表示、情報入力等を制御する。
【０００８】
さらに本出願人は特開平６−８８９３６号公報において、個人差補正データを１回だけ登録するのではなく、データを追加・修正することで、より正しい個人差補正データを獲得することが可能なキャリブレーション方法を提案している。
【０００９】
これらの方法によって、使用者による個人差を吸収した、実用的な視線検出が可能になったわけではあるが、視線を用いたカメラの使用に先だって、最初に使用者にキャリブレーション動作という煩わしい行為を強制している。
【００１０】
この不都合に対して、本出願人は特願平５−３２３３２２号において、このキャリブレーション動作の煩わしさを軽減させる個人差補正データ獲得方法を提案した。
【００１１】
その方法は、わざわざ前述のようなキャリブレーション動作を実行することなく、通常のカメラ動作、例えば自動焦点調節動作、あるいは測光動作中の使用者の視線情報から、適切に個人差補正データを獲得し、そのデータで既に記憶している過去の補正データを順次自動的に修正してゆくという方法である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方法では補正データが設定されている使用者と現在カメラを使用している使用者が一致していないと、現在の使用者の視線情報で、設定されている使用者の個人差補正データが勝手に修正されてしまうという不都合が新たに発生した。これを避けるには、従来のように使用者が替わる度に、キャリブレーション・モードで使用者の設定を変更しなければならず、結局使用者に対して別の煩わしさを感じさせることになる。
【００１３】
また、同一の使用者であっても、例えばファインダ上で動く被写体を目で追いかけているときのように、自動的に個人差補正データを修正するには適していない状況もあり、このような場合の視線情報で補正データを修正すると、せっかくの補正データの精度を逆に低下させてしまうことも起こりうる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本願の請求項１に記載した発明によれば、使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、ズレ情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有することにより、不用意な該変更手段の作動を禁止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明の構成を適切に表現するブロック図である。
【００１６】
眼球像受光手段Ａ１によって受光された使用者の眼球像に基づいて、眼球回転角検出手段Ａ２は使用者の眼球回転角を検出する。この検出結果と、個人差補正データ記憶手段Ａ３が記憶している、視線検出に関わる使用者の個人差補正データから、視線演算手段Ａ４は使用者の視線を演算する。演算された視線情報は、自動焦点調節制御、あるいは自動露出制御等のカメラの制御手段Ａ５に利用される。
【００１７】
また、変更手段としての個人差補正データ修正手段Ａ６は、カメラの動作状態から使用者の視線が特定の位置にあることが想定されるときには、この特定の位置座標とそのときに使用者の視線位置とのズレ量を算出して、そのズレ量から記憶手段が記憶している補正データの修正を行い、より使用者に適した補正データに近づけるように作用する。
【００１８】
一方、禁止手段としての修正禁止手段Ａ７は、後述の条件に従って、個人差補正データ修正手段Ａ６の修正動作を適切に禁止するように機能する。
【００１９】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図２は本発明の第１の実施例における視線検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の要部を示す構成図であり、図４は図２の一眼レフカメラのファインダ視野を示す図である。
【００２１】
図２において、１は撮影レンズであり、便宜上２枚のレンズ１ａ，１ｂ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。
【００２２】
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６ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６ｅ，後述する複数のＣＣＤ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４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２００ａ〜ｅ）を焦点検出可能なように構成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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次元的に配したエリアセンサで、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。エリアセンサ１４の詳しい回路構成については後述する。
【００２５】
１３（１３ａ〜１３ｄ＝ＩＲＥＤ１〜ＩＲＥＤ４）は各々撮影者の眼球１５の照明光源であるところのＩＲＥＤ（赤外発光ダイオード）である。
【００２６】
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，ＬＥＤ−Ｃ，ＬＥＤ−Ｒ１，ＬＥＤ−Ｒ２とする）によって照明する。これによって、図２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２００ａ〜ｅ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）。
【００２７】
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−ＬＥＤ）２５によって照明されている。ファインダ内ＬＣＤ２４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４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。
【００２８】
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１１４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１１４に伝えている。レンズ焦点調節回路１１４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。
【００２９】
図３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２と同じ部分は同一の番号をつけている。
【００３０】
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コンの中央処理装置（以下、ＭＰＵと記す）１００は、発振器１０１で作られるクロックをもとに内部の動作が行われる。
【００３１】
１００ａはクロック制御回路で、前記発振器１０１で作られた源発振周波数をＭＰＵ１００内の信号により、「分周しない」，「１／２に分周する」，「１／１６に分周する」などしてＭＰＵ１００の動作周波数を決める。ＥＥＰＲＯＭ１００ｂはフィルムカウンタやその他の撮影情報を記憶可能なメモリである。Ａ／Ｄ変換器１００ｃは、後述するように視線検出回路１０４，焦点検出回路１０５，、多分割測光センサ１０６からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。
【００３２】
ＭＰＵ１００には、ＬＥＤ駆動回路１０２，ＩＲＥＤ駆動回路１０３，視線検出回路１０４，焦点検出回路１０５，測光回路１０６，シャッタ制御回路１０７，モータ制御回路１０８，フィルム走行検知回路１０９，スイッチセンス回路１１０、及び、ＬＣＤ駆動回路１１１が接続されている。また、撮影レンズ内に配置されたレンズ制御回路１１２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。
【００３３】
上記ＬＥＤ駆動回路１０２は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、スーパーインポーズ用ＬＥＤ２１を点灯させている。また、上記ＬＥＤ駆動回路１０３は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、ＩＲＥＤ１３を点灯させている。
【００３４】
前記視線検出回路１０４は、エリアセンサ１４の蓄積動作と読出し動作をＭＰＵ１００からの信号に従って行い、各画素の画素出力アナログ信号をＭＰＵ１００に対して送る。なお、視線検出回路１０４の詳細は後述する。ＭＰＵ１００はこのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１００ｃによりＡ／Ｄ変換し、それぞれの画素情報により、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。
【００３５】
本実施例が適用された一眼レフレックスカメラでは、これにより撮影者のファインダ上の視線（注視点）を演算抽出し、５つの測距点２００ａ〜ｅのうちから１つを選択し、その測距点で自動焦点検出を行っている。
【００３６】
１１５はＭＰＵ１００からの信号により視線検出回路１０４に電源を供給するレギュレータであり、視線検出動作を行うときだけ、電源を供給するように制御される。
【００３７】
ラインセンサ６ｆは、前述の様に画面内の５つの測距点２００ａ〜ｅに対応した３組のラインセンサＬｉｎｅ−２Ｌ、Ｌｉｎｅ−Ｌ、Ｌｉｎｅ−Ｃ、Ｌｉｎｅ−Ｒ、Ｌｉｎｅ−２Ｒから構成される公知のＣＣＤラインセンサである。焦点検出回路１０５は、ＭＰＵ１００の信号に従い、これらラインセンサ６ｆの蓄積制御と読出し制御を行って、それぞれの画素情報をＭＰＵ１００に出力する。
【００３８】
ＭＰＵ１００はこの情報をＡ／Ｄ変換し、周知の位相差検出法による焦点検出を行い、レンズ制御回路１１２と信号のやりとり行うことにより、レンズの焦点調節を行う。
【００３９】
前記測光回路１０６は、画面内の各エリアの輝度信号として、測光センサ１０からの出力をＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は輝度信号Ａ／Ｄ変換し、撮影の露出の調節を行う。
【００４０】
前記シャッタ制御回路１０７は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、シャッタ先幕（ＭＧ−１）及びシャッタ後幕（ＭＧ−２）を走行させ、露出動作を担っている。
【００４１】
前記モータ制御回路１０８は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、モータを制御することにより、主ミラー２のアップ・ダウン及びシャッタのチャージ、さらにはフィルムの給送を行っている。
【００４２】
前記フィルム走行検知回路１０９は、フィルム給送時にフィルムが１駒分巻上げられたか否かを検知し、ＭＰＵ１００に信号を送る。
【００４３】
ＳＷ−１は不図示のレリーズ釦の第１ストロークでＯＮし、測光，ＡＦ，視線検出動作を開始するスイッチとなる。ＳＷ−２はレリーズ釦の第２ストロークでＯＮし、露光動作を開始するスイッチとなる。これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びその他不図示のカメラの操作部材からの信号は、スイッチセンス回路１１０が検知し、ＭＰＵ１００に送っている。
【００４４】
前記液晶表示回路１１１は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、ファインダ内ＬＣＤ２４と不図示のモニタ用ＬＣＤ４２の表示を制御している。
【００４５】
前記レンズ制御回路１１２は、レンズマウント接点３７を介してＭＰＵ１００と通信し、レンズ焦点検出回路１１３及び絞り制御回路１１４を動作させ、レンズの焦点調節と絞りを制御している。
【００４６】
ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を実行するプログラムを格納したＲＯＭ１００ｄ、変数を記憶するためのＲＡＭ１００ｅ、上述の補正データやその他の個人差補正データを記憶するための記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ１００ｂ（電気的消去・書き込み可能メモリ）が内蔵されている。
【００４７】
視線検出用エリアセンサ１４は、図２の視線検出用光学系によってセンサ面上に結像された使用者の眼球像を光電変換し、その電気信号をＣＰＵ１００に伝達する。ＣＰＵ１００は、伝達された電気信号をＡ／Ｄ変換器１００ｃでＡ／Ｄ変換し、その像データを順次ＲＡＭ１００ｅに格納してゆく。さらにＣＰＵ１００はＲＯＭ１００ｄに格納されている所定のアルゴリズムに従って、像データを信号処理し、眼球像の各特徴点（瞳孔、角膜反射像）を抽出し、その後各特徴点の画像情報から眼球の回転角を算出する。
【００４８】
スイッチセンス回路１１０はカメラの各種スイッチの状態をカメラに伝達する回路で、レリーズ釦の第１ストロークでオンするスイッチＳｗ１、第２ストロークでオンするスイッチＳｗ２や、後述の補正データの修正動作を禁止するためのスイッチＳｗ３等がある。
【００４９】
ＬＥＤ駆動回路１０２は、前述のファインダ中の焦点検出マークを照明するためのＬＥＤ２１を点灯、点滅制御する。ＩＲＥＤ駆動回路１０３は、４個のＩＲＥＤ１３を状況に応じて選択的に点灯させ、使用者の眼球を照明することで前述の角膜反射像を生じさせる。
【００５０】
液晶駆動回路１１１はＣＰＵ１００からの指示に従って、カメラの外側に配されている外部ＬＣＤ４２、ファインダ下部に配されているファインダ内ＬＣＤ２４に絞り値、シャッタ秒時、あるいは設定した撮影モード等を表示させることができる。
【００５１】
以上の構成による本発明を実施したカメラによる撮影動作の概略を述べる。
【００５２】
撮影動作に先だって、予め使用者の設定が行われているものとする。即ち、カメラを「キャリブレーション・モード」とし、操作部材（例えば、電子ダイヤル）で使用者に対応する登録データ番号を指定しておく。このように設定しておくことで、使用者自身の登録番号であれば、視線検出に際して、自分が登録した個人差補正データが使用されるので、正しい個人差補正が実行されることになる。
【００５３】
図５は、第１の実施例を説明するブロック図である。図１と同じものには同一の番号を付している。第１の実施例では、修正禁止手段Ａ７が眼球像受光手段Ａ１からの眼球像信号に基づいて動作し、個人差補正データ修正禁止手段Ａ６に対して、個人差補正データの修正動作を許可／禁止する。その詳細動作を図６のフローチャートで説明する。
【００５４】
使用者がレリーズボタンの第１ストロークであるＳｗ１をＯＮする（Ｓ１）と、使用者の眼球像から使用者の視線方向を検出する（Ｓ２）。
【００５５】
視線検出結果に基づいて複数ある測距点の中から１つの測距点を選択する（Ｓ３）。そして、その測距点に対して測距動作（焦点検出動作）を行い（Ｓ４）レリーズボタンの第２ストロークであるＳｗ２が入力されるまで、前述の視線検出から測距動作までを繰り返す（Ｓ５）。Ｓｗ２が入力されると選択された測距点で合焦するように撮影レンズが駆動され（Ｓ６）、ミラーアップ、シャッター駆動等のレリーズ動作を行う（Ｓ７）。
【００５６】
そして、Ｓｗ２が入力されたときの測距点の位置座標から個人差補正データを逆算して、記憶手段が記憶している個人差補正データに加味される（Ｓ８）。
【００５７】
次に、サブルーチン「視線検出動作」について説明する。
【００５８】
ＣＰＵ１００が視線検出動作を開始すると、ステップ（Ｓ１０）を経て、最初に使用者の眼球をＩＲＥＤ１３で照明して、眼球像をエリアセンサ１４で受光して眼球像の入力を行う（Ｓ１１）。その具体的動作はＩＲＥＤ駆動回路１０３でＩＲＥＤ１３のうち適当なものを点灯して使用者の眼球を照明する。この状態で視線検出用エリアセンサ１４を所定時間蓄積させる。蓄積後はＩＲＥＤ１３を消灯し、ＣＰＵ１００はエリアセンサ１４からの眼球像信号を順次、入力し、Ａ／Ｄ変換して、さらにＲＡＭ１００ｅに格納してゆく。
【００５９】
次に、ＲＡＭ１００ｅ内に格納されている眼球像信号を処理して、使用者の眼球回転角を検出する（Ｓ１２）。
【００６０】
ここでは詳細な説明は省略するが、以下のような処理を行っている。
【００６１】
まずＲＡＭ１００ｅに格納された眼球像信号からＩＲＥＤの角膜反射像を抽出する。この像は眼球像信号の中でも高輝度の尖塔的な像として抽出可能である。
【００６２】
次に瞳孔の検出を行う。瞳孔は虹彩部との輝度変化、絶対輝度の大きさで判別することができる。
【００６３】
ＩＲＥＤの角膜反射像と瞳孔という２つの特徴のエリアセンサ上での位置が検出できると、所定の光学式に従って２つの特徴の相対位置関係から使用者の眼球回転角が算出できる。ステップ（Ｓ１３）では、検出された眼球回転角と、記憶手段に記憶している個人差補正データの内、設定されている番号のデータとを用いて、視線座標を算出する。
【００６４】
また、ステップ（Ｓ１４）では、ステップ（Ｓ１１）で入力した眼球像信号に基づいて、使用者の推定を行う。即ち、眼球像の中から虹彩、網膜等の特徴を抽出し、補正データと共に予め登録されている特徴データと比較する。
【００６５】
眼球の特徴として虹彩を利用する場合を図７で説明する。
【００６６】
図７（ａ）は一般的な人の目である。中央の瞳孔と虹彩を合わせて黒目とも呼ぶ。眼球の特徴の内、虹彩が人によって最も違いが大きく、例えば人によっては同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のような虹彩のパターンがある。カメラ内のＥＥＰＲＯＭ１００ｂに個人差補正データに対応して同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のようなパターンが個人毎に登録されているとき、いま新たに入力した虹彩パターンが同図（ａ）の如くであったとすると、この人は同図（ｂ）の人であることが推定できる。従って、この使用者には（ｂ）に対応した個人差補正データが適していることになる。
【００６７】
虹彩の模様を比較するには、例えば「パターン・マッチング」の手法を用いる。パターンマッチングの具体的手法は例えば、直接的に画像信号の２次元相関演算を行う手法、あるいは空間周波数分布、コントラストや平均輝度等の演算時間的に有利な特徴点だけのマッチングを行う手法などが挙げられる。また、眼鏡の有無や、カメラと眼との距離に基づいて使用者を特定することもできる。
【００６８】
このパターンマッチングのためにキャリブレーションに際し、各キャリブレーション番号毎に個人差補正データのみならず、眼球像データあるいはその特徴量データも記憶しておく必要がある。
【００６９】
このようにして現在の使用者が推定できれば、図６のステップ（Ｓ１５）にて、設定されている使用者と現在の使用者が同じかどうか判定し、もし同じ人ならばステップ（Ｓ１７）に移行し、個人差補正データの修正を許可した状態で視線検出動作を終了する。
【００７０】
別人、あるいは登録されていないと判断された場合は、ステップ（Ｓ１６）で個人差補正データ修正を禁止して、視線検出動作を終了する。
【００７１】
次に、実際の個人差補正データ修正動作の一例を図６（ｃ）のサブルーチン「個人差補正データ修正動作」で説明する。ステップ（Ｓ１００）でサブルーチン個人差補正データ修正動作に入り、ステップ（Ｓ２００）で個人差補正データ修正が禁止されているかを判定する。個人差補正データ修正が禁止されていれば、ステップ（Ｓ６００）へ進み、サブルーチン個人差補正データ修正動作をリターンする。個人差補正データ修正が禁止されていない場合には、ステップ（Ｓ３００）でＳｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致しているかどうかを判定する。Ｓｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致しているときには、個人差補正データ修正動作を行う必要がないためステップ（Ｓ６００）へ進み、サブルーチン個人差補正データ修正動作をリターンする。一方、Ｓｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致していないときには、ステップ（Ｓ４００）で使用者の視線位置と測距点とのズレ量を算出し、ステップ（Ｓ５００）でこのズレ量に基づいてＥＥＰＲＯＭ１００ｂが記憶している個人差補正データを修正する。
【００７２】
つまり、使用者が所望の測距点を見て、なおかつその測距点でレリーズ動作（Ｓｗ２ ＯＮ）を行ったとすれば、使用者の視線位置はその測距点の位置と一致しているはずである。したがって、Ｓｗ２がＯＮされたときの測距点のファインダー上の位置座標と使用者の視線位置とのズレ量から個人差補正データを修正すれば、個人差補正データはより正確な値になっていく。
【００７３】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図８、９に示す。
【００７４】
第２の実施例では、手動設定部材Ａ８によって修正禁止手段Ａ７が機能する。手動設定部材Ａ８は、図３の回路図中におけるスイッチＳｗ３で、例えばカメラの外部スイッチである。使用者が替わった場合などに意識的にスイッチをオンすることで、一時的に個人差補正データの修正を禁止することができる。
【００７５】
その動作を図８のフローチャートで説明する。
【００７６】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ２０）〜（Ｓ２３）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）と同様である。
【００７７】
次のステップ（Ｓ２４）にて手動設定部材Ａ８に相当する個人差補正データ修正禁止スイッチの状態を検知し、ＯＮしていればステップ（Ｓ２５）へ移行し、個人差補正データ修正動作を禁止する。
【００７８】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図１０、１１に示す。
【００７９】
第３の実施例では、モード設定手段Ａ９（モードＳＷ１１６）によって修正禁止手段Ａ７が機能する。モード設定手段Ａ９は、例えばカメラの撮影モードである。本実施例では撮影モードが全自動モードに設定されているときに修正禁止手段Ａ７が機能する。このモードは使用者があれこれと考える必要のないモードであるから、他人に撮影をしてもらう場合によく使われるモードであるため、個人差補正の個人差補正データの修正動作も禁止する。その詳細動作を図１１のフローチャートで説明する。
【００８０】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ３０）〜（Ｓ３３）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）と同様である。
【００８１】
次のステップ（Ｓ３４）にて撮影モードの設定状態を判定する、モードが全自動モードならばステップ（Ｓ２５）へ移行し、個人差補正データ修正動作を禁止する。
【００８２】
また、モード設定手段９を自動焦点調節モードとしても良い。自動焦点調節モードには、ピントが一旦合うとそれ以降の焦点調節を止めるモード（いわゆる「ワンショット・モード」）と、いつでも焦点調節を実行するモード（いわゆる「サーボ・モード」）がある。サーボ・モードでは動いている被写体を撮影する場合が多いから、使用者の視線も定まりにくい。したがって、自動焦点調節モードがサーボ・モードのときには、視線の個人差補正データ修正動作を禁止することが有効である。
【００８３】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図１２、１３に示す。
【００８４】
第４の実施例では、第１の実施例と同じく眼球像信号を用いて使用者を推定する。その推定に基づいて、第１の実施例のように個人差補正データ修正を禁止するのではなく、ＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されている複数の個人差補正データの中から修正すべき個人差補正データを検索する実施例である。即ち、現在の使用者の視線情報で、設定されている使用者の個人差補正データを修正しないことは上述の実施例と同様であるが、さらに一歩進んで、現在の使用者の個人差補正データが既にＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されているならば、個人差補正データ検索手段Ａ１０にて、その人の個人差補正データを検索して、個人差補正データ修正させようとするものである。
【００８５】
つまり、眼球像に基づいて記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ１００ｂ）内にある複数の個人差補正データの中から現在の使用者に適合する個人差補正データを選出して、その選出された個人差補正データに対して修正動作を行うものである。
【００８６】
その動作を図１３のフローチャートで説明する。
【００８７】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ４０）〜（Ｓ４４）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１４）と同様である。
【００８８】
次のステップ（Ｓ４５）では、現在の使用者の個人差補正データが既にＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されているならば、その人の個人差補正データを検索し、実際の修正時にはその個人差補正データに対して修正を行う。
【００８９】
具体的には、推定された使用者の使用者番号、あるいはその使用者の補正データが格納されているＥＥＰＲＯＭ１００ｂのアドレスを指定し、実際の個人差補正データ修正時に、それらに基づいて修正動作を行えばよい。
【００９０】
以上、説明した各実施例を以下にまとめる。
（１）現在の使用者の眼球像の特徴と、現在、設定されている個人差補正データとを比較し、一致したときにだけデータを修正する。
（２）手動の操作部材を用意し、そのスイッチの状態に従って、データ修正動作の許可／禁止を行う。
（３）カメラの動作モード、例えば撮影モードや自動焦点調節モードなどによって、データ修正動作の許可／禁止を行う。
（４）現在の使用者の眼球像の特徴から使用者を推定し、その使用者に対応した個人差補正データを修正する。
【００９１】
説明した４つの実施例は、本発明を一眼レフカメラに適用した場合の実施例についてであるが、本発明は一眼レフに限らずレンズシャッタカメラにも応用でき、さらにビデオカメラ等の光学機器、あるいは視線検出装置を搭載したマンマシーン・インターフェース機器、身障者補助機器等にも応用できることは明らかである。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項１に記載した発明は、使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、ズレ情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有することによって、該変更手段の作動が適切でない場合には該変更手段の作動を禁止することができ、視線検出動作の精度を低下させることを防止できる。
【００９３】
また、本願の請求項１１に記載した発明の視線検出装置は、使用者の眼球像を受光する受光手段と、使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該補正データに基づいて、使用者の視線位置を検出する検出手段と、該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像信号に基づいて、該記憶手段に記憶された補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合すると判断した場合に、該記憶手段に記憶された補正データの内容を変更する変更手段とを有することによって、使用者が特別な操作をすることなくとも、該変更手段は適切な場合にしか作動せず、不用意な該変更手段の作動による視線検出装置の検出精度低下を防ぐことができる。
【００９４】
本願の請求項１２に記載した発明の視線検出装置は、使用者の眼球像を受光する受光手段と、使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データおよび眼球像情報をそれぞれ複数種記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている複数の補正データの中から１つを選択する選択手段と、該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該選択手段が選択した補正データに基づいて、使用者の視線を検出する検出手段と、該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像情報に基づいて、該選択手段が選択した補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合しないと判断した場合に、現在の使用者に適合する補正データが該記憶手段に記憶されている複数の補正データにあるかどうかを該眼球像情報に基づいて検索する検索手段と、該検索手段が現在の使用者に適合する補正データを発見した場合に、該発見した補正データの内容を変更する変更手段とを有することにより、現在の使用者と選択手段の選択した補正データが適合しない場合に、該変更手段が作動してしまうことによる視線検出装置の検出精度低下を防ぐことができるとともに、現在の使用者に適合する補正データが記憶手段内にある場合には特別な操作を行うことなく適合する補正データの内容が変更されるので、使用者に関わらず正確な視線検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を説明するブロック図
【図２】本発明を一眼レフカメラに適用したときの構成図
【図３】本発明を一眼レフカメラに適用したときの電気ブロック図
【図４】本発明を一眼レフカメラに適用したときのファインダー画面を示す図
【図５】本発明の第１の実施例のブロック図
【図６】本発明の第１の実施例のフローチャート
【図７】眼球の特徴を説明する図
【図８】本発明の第２の実施例のブロック図
【図９】本発明の第２の実施例のフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施例のブロック図
【図１１】本発明の第３の実施例のフローチャート
【図１２】本発明の第４の実施例のブロック図
【図１３】本発明の第４の実施例のフローチャート
【符号の説明】
１３ 眼球照明用ＩＲＥＤ
１４ 視線検出用エリアセンサ
２３ ファインダ
１００ ＣＰＵ
１００ｂ ＥＥＰＲＯＭ
１０３ ＩＲＥＤ駆動回路
１０４ 視線検出回路
１０５ 焦点検出回路
１１０ スイッチセンス回路
１１６ モードＳＷ
２００ａ〜２００ｅ 焦点検出マーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の視線を検出する視線検出装置およびそれを備えたカメラ等の光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、使用者が例えば、一眼レフカメラのファインダ面などの観察面上のどの位置を注視しているかを検出する、いわゆる視線（視軸）を検出装置は種々提案されている。
【０００３】
例えば、本出願人による特開平１−２４１５１１号公報では、赤外発光ダイオード（以下、「ＩＲＥＤ」と略記する）で照明された使用者の眼球の前眼部を、エリアセンサを用いて撮像し、その像信号を処理して使用者のファインダ上での視線座標を検出し、その結果に基づいてカメラの複数の測距（焦点検出）領域や測光領域の内の１つを選択するカメラが開示されている。
【０００４】
視線座標の算出は、先ず使用者の眼球像から眼球回転角を検出し、次いでファインダ上の視線座標を算出するわけであるが、実際には眼球回転角と視線座標の対応関係は人によって異なるため、これを使用者毎に補正しなければ実用的な視線検出は行えない。この補正行為を「個人差補正」を称している。
【０００５】
本出願人はこの「個人差補正」を行うための動作モードである「キャリブレーション・モード」を有するカメラを、特開平４−２４２６３０号公報で提案している。その方法の概略を以下に述べる。
【０００６】
被写体を撮影する通常のカメラ動作とは別に、「キャリブレーション・モード」と称するモードをカメラに用意し、視線検出を行う際には、先ずこのモードで使用者の個人差補正データを登録してもらう。具体的には、ファインダ中の特定の２つの視標を使用者に注視してもらい、そのときの眼球回転角からその使用者の眼球回転角と視線座標の対応関係、即ち個人差補正データを取得し、これをカメラ内の不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に記憶、あるいは登録する。この個人差補正データは複数登録できるように構成されており、キャリブレーション・モードにおいて、使用者がその内の１つを設定することができる。簡単には、ある使用者は１番、別の使用者は２番というように、番号で設定できるようにすればよい。
【０００７】
その後は通常のカメラ動作において、使用者の眼球像を取得し、それから得られる眼球回転角と設定されている個人差補正データを使って視線検出を行い、その視線結果を用いてカメラの焦点検出や露出、表示、情報入力等を制御する。
【０００８】
さらに本出願人は特開平６−８８９３６号公報において、個人差補正データを１回だけ登録するのではなく、データを追加・修正することで、より正しい個人差補正データを獲得することが可能なキャリブレーション方法を提案している。
【０００９】
これらの方法によって、使用者による個人差を吸収した、実用的な視線検出が可能になったわけではあるが、視線を用いたカメラの使用に先だって、最初に使用者にキャリブレーション動作という煩わしい行為を強制している。
【００１０】
この不都合に対して、本出願人は特願平５−３２３３２２号において、このキャリブレーション動作の煩わしさを軽減させる個人差補正データ獲得方法を提案した。
【００１１】
その方法は、わざわざ前述のようなキャリブレーション動作を実行することなく、通常のカメラ動作、例えば自動焦点調節動作、あるいは測光動作中の使用者の視線情報から、適切に個人差補正データを獲得し、そのデータで既に記憶している過去の補正データを順次自動的に修正してゆくという方法である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方法では補正データが設定されている使用者と現在カメラを使用している使用者が一致していないと、現在の使用者の視線情報で、設定されている使用者の個人差補正データが勝手に修正されてしまうという不都合が新たに発生した。これを避けるには、従来のように使用者が替わる度に、キャリブレーション・モードで使用者の設定を変更しなければならず、結局使用者に対して別の煩わしさを感じさせることになる。
【００１３】
また、同一の使用者であっても、例えばファインダ上で動く被写体を目で追いかけているときのように、自動的に個人差補正データを修正するには適していない状況もあり、このような場合の視線情報で補正データを修正すると、せっかくの補正データの精度を逆に低下させてしまうことも起こりうる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本願の請求項１に記載した発明によれば、使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、ズレ情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有することにより、不用意な該変更手段の作動を禁止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明の構成を適切に表現するブロック図である。
【００１６】
眼球像受光手段Ａ１によって受光された使用者の眼球像に基づいて、眼球回転角検出手段Ａ２は使用者の眼球回転角を検出する。この検出結果と、個人差補正データ記憶手段Ａ３が記憶している、視線検出に関わる使用者の個人差補正データから、視線演算手段Ａ４は使用者の視線を演算する。演算された視線情報は、自動焦点調節制御、あるいは自動露出制御等のカメラの制御手段Ａ５に利用される。
【００１７】
また、変更手段としての個人差補正データ修正手段Ａ６は、カメラの動作状態から使用者の視線が特定の位置にあることが想定されるときには、この特定の位置座標とそのときに使用者の視線位置とのズレ量を算出して、そのズレ量から記憶手段が記憶している補正データの修正を行い、より使用者に適した補正データに近づけるように作用する。
【００１８】
一方、禁止手段としての修正禁止手段Ａ７は、後述の条件に従って、個人差補正データ修正手段Ａ６の修正動作を適切に禁止するように機能する。
【００１９】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図２は本発明の第１の実施例における視線検出装置を一眼レフカメラに適用した場合の要部を示す構成図であり、図４は図２の一眼レフカメラのファインダ視野を示す図である。
【００２１】
図２において、１は撮影レンズであり、便宜上２枚のレンズ１ａ，１ｂ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。
【００２２】
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６ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６ｅ，後述する複数のＣＣＤ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４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２００ａ〜ｅ）を焦点検出可能なように構成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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次元的に配したエリアセンサで、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。エリアセンサ１４の詳しい回路構成については後述する。
【００２５】
１３（１３ａ〜１３ｄ＝ＩＲＥＤ１〜ＩＲＥＤ４）は各々撮影者の眼球１５の照明光源であるところのＩＲＥＤ（赤外発光ダイオード）である。
【００２６】
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，ＬＥＤ−Ｃ，ＬＥＤ−Ｒ１，ＬＥＤ−Ｒ２とする）によって照明する。これによって、図２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２００ａ〜ｅ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）。
【００２７】
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−ＬＥＤ）２５によって照明されている。ファインダ内ＬＣＤ２４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４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。
【００２８】
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１１４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１１４に伝えている。レンズ焦点調節回路１１４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。
【００２９】
図３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２と同じ部分は同一の番号をつけている。
【００３０】
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コンの中央処理装置（以下、ＭＰＵと記す）１００は、発振器１０１で作られるクロックをもとに内部の動作が行われる。
【００３１】
１００ａはクロック制御回路で、前記発振器１０１で作られた源発振周波数をＭＰＵ１００内の信号により、「分周しない」，「１／２に分周する」，「１／１６に分周する」などしてＭＰＵ１００の動作周波数を決める。ＥＥＰＲＯＭ１００ｂはフィルムカウンタやその他の撮影情報を記憶可能なメモリである。Ａ／Ｄ変換器１００ｃは、後述するように視線検出回路１０４，焦点検出回路１０５，、多分割測光センサ１０６からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。
【００３２】
ＭＰＵ１００には、ＬＥＤ駆動回路１０２，ＩＲＥＤ駆動回路１０３，視線検出回路１０４，焦点検出回路１０５，測光回路１０６，シャッタ制御回路１０７，モータ制御回路１０８，フィルム走行検知回路１０９，スイッチセンス回路１１０、及び、ＬＣＤ駆動回路１１１が接続されている。また、撮影レンズ内に配置されたレンズ制御回路１１２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。
【００３３】
上記ＬＥＤ駆動回路１０２は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、スーパーインポーズ用ＬＥＤ２１を点灯させている。また、上記ＬＥＤ駆動回路１０３は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、ＩＲＥＤ１３を点灯させている。
【００３４】
前記視線検出回路１０４は、エリアセンサ１４の蓄積動作と読出し動作をＭＰＵ１００からの信号に従って行い、各画素の画素出力アナログ信号をＭＰＵ１００に対して送る。なお、視線検出回路１０４の詳細は後述する。ＭＰＵ１００はこのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１００ｃによりＡ／Ｄ変換し、それぞれの画素情報により、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。
【００３５】
本実施例が適用された一眼レフレックスカメラでは、これにより撮影者のファインダ上の視線（注視点）を演算抽出し、５つの測距点２００ａ〜ｅのうちから１つを選択し、その測距点で自動焦点検出を行っている。
【００３６】
１１５はＭＰＵ１００からの信号により視線検出回路１０４に電源を供給するレギュレータであり、視線検出動作を行うときだけ、電源を供給するように制御される。
【００３７】
ラインセンサ６ｆは、前述の様に画面内の５つの測距点２００ａ〜ｅに対応した３組のラインセンサＬｉｎｅ−２Ｌ、Ｌｉｎｅ−Ｌ、Ｌｉｎｅ−Ｃ、Ｌｉｎｅ−Ｒ、Ｌｉｎｅ−２Ｒから構成される公知のＣＣＤラインセンサである。焦点検出回路１０５は、ＭＰＵ１００の信号に従い、これらラインセンサ６ｆの蓄積制御と読出し制御を行って、それぞれの画素情報をＭＰＵ１００に出力する。
【００３８】
ＭＰＵ１００はこの情報をＡ／Ｄ変換し、周知の位相差検出法による焦点検出を行い、レンズ制御回路１１２と信号のやりとり行うことにより、レンズの焦点調節を行う。
【００３９】
前記測光回路１０６は、画面内の各エリアの輝度信号として、測光センサ１０からの出力をＭＰＵ１００に出力する。ＭＰＵ１００は輝度信号Ａ／Ｄ変換し、撮影の露出の調節を行う。
【００４０】
前記シャッタ制御回路１０７は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、シャッタ先幕（ＭＧ−１）及びシャッタ後幕（ＭＧ−２）を走行させ、露出動作を担っている。
【００４１】
前記モータ制御回路１０８は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、モータを制御することにより、主ミラー２のアップ・ダウン及びシャッタのチャージ、さらにはフィルムの給送を行っている。
【００４２】
前記フィルム走行検知回路１０９は、フィルム給送時にフィルムが１駒分巻上げられたか否かを検知し、ＭＰＵ１００に信号を送る。
【００４３】
ＳＷ−１は不図示のレリーズ釦の第１ストロークでＯＮし、測光，ＡＦ，視線検出動作を開始するスイッチとなる。ＳＷ−２はレリーズ釦の第２ストロークでＯＮし、露光動作を開始するスイッチとなる。これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びその他不図示のカメラの操作部材からの信号は、スイッチセンス回路１１０が検知し、ＭＰＵ１００に送っている。
【００４４】
前記液晶表示回路１１１は、ＭＰＵ１００からの信号に従って、ファインダ内ＬＣＤ２４と不図示のモニタ用ＬＣＤ４２の表示を制御している。
【００４５】
前記レンズ制御回路１１２は、レンズマウント接点３７を介してＭＰＵ１００と通信し、レンズ焦点検出回路１１３及び絞り制御回路１１４を動作させ、レンズの焦点調節と絞りを制御している。
【００４６】
ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を実行するプログラムを格納したＲＯＭ１００ｄ、変数を記憶するためのＲＡＭ１００ｅ、上述の補正データやその他の個人差補正データを記憶するための記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ１００ｂ（電気的消去・書き込み可能メモリ）が内蔵されている。
【００４７】
視線検出用エリアセンサ１４は、図２の視線検出用光学系によってセンサ面上に結像された使用者の眼球像を光電変換し、その電気信号をＣＰＵ１００に伝達する。ＣＰＵ１００は、伝達された電気信号をＡ／Ｄ変換器１００ｃでＡ／Ｄ変換し、その像データを順次ＲＡＭ１００ｅに格納してゆく。さらにＣＰＵ１００はＲＯＭ１００ｄに格納されている所定のアルゴリズムに従って、像データを信号処理し、眼球像の各特徴点（瞳孔、角膜反射像）を抽出し、その後各特徴点の画像情報から眼球の回転角を算出する。
【００４８】
スイッチセンス回路１１０はカメラの各種スイッチの状態をカメラに伝達する回路で、レリーズ釦の第１ストロークでオンするスイッチＳｗ１、第２ストロークでオンするスイッチＳｗ２や、後述の補正データの修正動作を禁止するためのスイッチＳｗ３等がある。
【００４９】
ＬＥＤ駆動回路１０２は、前述のファインダ中の焦点検出マークを照明するためのＬＥＤ２１を点灯、点滅制御する。ＩＲＥＤ駆動回路１０３は、４個のＩＲＥＤ１３を状況に応じて選択的に点灯させ、使用者の眼球を照明することで前述の角膜反射像を生じさせる。
【００５０】
液晶駆動回路１１１はＣＰＵ１００からの指示に従って、カメラの外側に配されている外部ＬＣＤ４２、ファインダ下部に配されているファインダ内ＬＣＤ２４に絞り値、シャッタ秒時、あるいは設定した撮影モード等を表示させることができる。
【００５１】
以上の構成による本発明を実施したカメラによる撮影動作の概略を述べる。
【００５２】
撮影動作に先だって、予め使用者の設定が行われているものとする。即ち、カメラを「キャリブレーション・モード」とし、操作部材（例えば、電子ダイヤル）で使用者に対応する登録データ番号を指定しておく。このように設定しておくことで、使用者自身の登録番号であれば、視線検出に際して、自分が登録した個人差補正データが使用されるので、正しい個人差補正が実行されることになる。
【００５３】
図５は、第１の実施例を説明するブロック図である。図１と同じものには同一の番号を付している。第１の実施例では、修正禁止手段Ａ７が眼球像受光手段Ａ１からの眼球像信号に基づいて動作し、個人差補正データ修正禁止手段Ａ６に対して、個人差補正データの修正動作を許可／禁止する。その詳細動作を図６のフローチャートで説明する。
【００５４】
使用者がレリーズボタンの第１ストロークであるＳｗ１をＯＮする（Ｓ１）と、使用者の眼球像から使用者の視線方向を検出する（Ｓ２）。
【００５５】
視線検出結果に基づいて複数ある測距点の中から１つの測距点を選択する（Ｓ３）。そして、その測距点に対して測距動作（焦点検出動作）を行い（Ｓ４）レリーズボタンの第２ストロークであるＳｗ２が入力されるまで、前述の視線検出から測距動作までを繰り返す（Ｓ５）。Ｓｗ２が入力されると選択された測距点で合焦するように撮影レンズが駆動され（Ｓ６）、ミラーアップ、シャッター駆動等のレリーズ動作を行う（Ｓ７）。
【００５６】
そして、Ｓｗ２が入力されたときの測距点の位置座標から個人差補正データを逆算して、記憶手段が記憶している個人差補正データに加味される（Ｓ８）。
【００５７】
次に、サブルーチン「視線検出動作」について説明する。
【００５８】
ＣＰＵ１００が視線検出動作を開始すると、ステップ（Ｓ１０）を経て、最初に使用者の眼球をＩＲＥＤ１３で照明して、眼球像をエリアセンサ１４で受光して眼球像の入力を行う（Ｓ１１）。その具体的動作はＩＲＥＤ駆動回路１０３でＩＲＥＤ１３のうち適当なものを点灯して使用者の眼球を照明する。この状態で視線検出用エリアセンサ１４を所定時間蓄積させる。蓄積後はＩＲＥＤ１３を消灯し、ＣＰＵ１００はエリアセンサ１４からの眼球像信号を順次、入力し、Ａ／Ｄ変換して、さらにＲＡＭ１００ｅに格納してゆく。
【００５９】
次に、ＲＡＭ１００ｅ内に格納されている眼球像信号を処理して、使用者の眼球回転角を検出する（Ｓ１２）。
【００６０】
ここでは詳細な説明は省略するが、以下のような処理を行っている。
【００６１】
まずＲＡＭ１００ｅに格納された眼球像信号からＩＲＥＤの角膜反射像を抽出する。この像は眼球像信号の中でも高輝度の尖塔的な像として抽出可能である。
【００６２】
次に瞳孔の検出を行う。瞳孔は虹彩部との輝度変化、絶対輝度の大きさで判別することができる。
【００６３】
ＩＲＥＤの角膜反射像と瞳孔という２つの特徴のエリアセンサ上での位置が検出できると、所定の光学式に従って２つの特徴の相対位置関係から使用者の眼球回転角が算出できる。ステップ（Ｓ１３）では、検出された眼球回転角と、記憶手段に記憶している個人差補正データの内、設定されている番号のデータとを用いて、視線座標を算出する。
【００６４】
また、ステップ（Ｓ１４）では、ステップ（Ｓ１１）で入力した眼球像信号に基づいて、使用者の推定を行う。即ち、眼球像の中から虹彩、網膜等の特徴を抽出し、補正データと共に予め登録されている特徴データと比較する。
【００６５】
眼球の特徴として虹彩を利用する場合を図７で説明する。
【００６６】
図７（ａ）は一般的な人の目である。中央の瞳孔と虹彩を合わせて黒目とも呼ぶ。眼球の特徴の内、虹彩が人によって最も違いが大きく、例えば人によっては同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のような虹彩のパターンがある。カメラ内のＥＥＰＲＯＭ１００ｂに個人差補正データに対応して同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のようなパターンが個人毎に登録されているとき、いま新たに入力した虹彩パターンが同図（ａ）の如くであったとすると、この人は同図（ｂ）の人であることが推定できる。従って、この使用者には（ｂ）に対応した個人差補正データが適していることになる。
【００６７】
虹彩の模様を比較するには、例えば「パターン・マッチング」の手法を用いる。パターンマッチングの具体的手法は例えば、直接的に画像信号の２次元相関演算を行う手法、あるいは空間周波数分布、コントラストや平均輝度等の演算時間的に有利な特徴点だけのマッチングを行う手法などが挙げられる。また、眼鏡の有無や、カメラと眼との距離に基づいて使用者を特定することもできる。
【００６８】
このパターンマッチングのためにキャリブレーションに際し、各キャリブレーション番号毎に個人差補正データのみならず、眼球像データあるいはその特徴量データも記憶しておく必要がある。
【００６９】
このようにして現在の使用者が推定できれば、図６のステップ（Ｓ１５）にて、設定されている使用者と現在の使用者が同じかどうか判定し、もし同じ人ならばステップ（Ｓ１７）に移行し、個人差補正データの修正を許可した状態で視線検出動作を終了する。
【００７０】
別人、あるいは登録されていないと判断された場合は、ステップ（Ｓ１６）で個人差補正データ修正を禁止して、視線検出動作を終了する。
【００７１】
次に、実際の個人差補正データ修正動作の一例を図６（ｃ）のサブルーチン「個人差補正データ修正動作」で説明する。ステップ（Ｓ１００）でサブルーチン個人差補正データ修正動作に入り、ステップ（Ｓ２００）で個人差補正データ修正が禁止されているかを判定する。個人差補正データ修正が禁止されていれば、ステップ（Ｓ６００）へ進み、サブルーチン個人差補正データ修正動作をリターンする。個人差補正データ修正が禁止されていない場合には、ステップ（Ｓ３００）でＳｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致しているかどうかを判定する。Ｓｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致しているときには、個人差補正データ修正動作を行う必要がないためステップ（Ｓ６００）へ進み、サブルーチン個人差補正データ修正動作をリターンする。一方、Ｓｗ２がＯＮされたとき使用者の視線位置が測距点と一致していないときには、ステップ（Ｓ４００）で使用者の視線位置と測距点とのズレ量を算出し、ステップ（Ｓ５００）でこのズレ量に基づいてＥＥＰＲＯＭ１００ｂが記憶している個人差補正データを修正する。
【００７２】
つまり、使用者が所望の測距点を見て、なおかつその測距点でレリーズ動作（Ｓｗ２ ＯＮ）を行ったとすれば、使用者の視線位置はその測距点の位置と一致しているはずである。したがって、Ｓｗ２がＯＮされたときの測距点のファインダー上の位置座標と使用者の視線位置とのズレ量から個人差補正データを修正すれば、個人差補正データはより正確な値になっていく。
【００７３】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図８、９に示す。
【００７４】
第２の実施例では、手動設定部材Ａ８によって修正禁止手段Ａ７が機能する。手動設定部材Ａ８は、図３の回路図中におけるスイッチＳｗ３で、例えばカメラの外部スイッチである。使用者が替わった場合などに意識的にスイッチをオンすることで、一時的に個人差補正データの修正を禁止することができる。
【００７５】
その動作を図８のフローチャートで説明する。
【００７６】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ２０）〜（Ｓ２３）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）と同様である。
【００７７】
次のステップ（Ｓ２４）にて手動設定部材Ａ８に相当する個人差補正データ修正禁止スイッチの状態を検知し、ＯＮしていればステップ（Ｓ２５）へ移行し、個人差補正データ修正動作を禁止する。
【００７８】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図１０、１１に示す。
【００７９】
第３の実施例では、モード設定手段Ａ９（モードＳＷ１１６）によって修正禁止手段Ａ７が機能する。モード設定手段Ａ９は、例えばカメラの撮影モードである。本実施例では撮影モードが全自動モードに設定されているときに修正禁止手段Ａ７が機能する。このモードは使用者があれこれと考える必要のないモードであるから、他人に撮影をしてもらう場合によく使われるモードであるため、個人差補正の個人差補正データの修正動作も禁止する。その詳細動作を図１１のフローチャートで説明する。
【００８０】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ３０）〜（Ｓ３３）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１３）と同様である。
【００８１】
次のステップ（Ｓ３４）にて撮影モードの設定状態を判定する、モードが全自動モードならばステップ（Ｓ２５）へ移行し、個人差補正データ修正動作を禁止する。
【００８２】
また、モード設定手段９を自動焦点調節モードとしても良い。自動焦点調節モードには、ピントが一旦合うとそれ以降の焦点調節を止めるモード（いわゆる「ワンショット・モード」）と、いつでも焦点調節を実行するモード（いわゆる「サーボ・モード」）がある。サーボ・モードでは動いている被写体を撮影する場合が多いから、使用者の視線も定まりにくい。したがって、自動焦点調節モードがサーボ・モードのときには、視線の個人差補正データ修正動作を禁止することが有効である。
【００８３】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施例のブロック図とフローチャートをそれぞれ図１２、１３に示す。
【００８４】
第４の実施例では、第１の実施例と同じく眼球像信号を用いて使用者を推定する。その推定に基づいて、第１の実施例のように個人差補正データ修正を禁止するのではなく、ＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されている複数の個人差補正データの中から修正すべき個人差補正データを検索する実施例である。即ち、現在の使用者の視線情報で、設定されている使用者の個人差補正データを修正しないことは上述の実施例と同様であるが、さらに一歩進んで、現在の使用者の個人差補正データが既にＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されているならば、個人差補正データ検索手段Ａ１０にて、その人の個人差補正データを検索して、個人差補正データ修正させようとするものである。
【００８５】
つまり、眼球像に基づいて記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ１００ｂ）内にある複数の個人差補正データの中から現在の使用者に適合する個人差補正データを選出して、その選出された個人差補正データに対して修正動作を行うものである。
【００８６】
その動作を図１３のフローチャートで説明する。
【００８７】
視線検出動作を開始して視線を算出するまでのステップ（Ｓ４０）〜（Ｓ４４）は図６（ｂ）のステップ（Ｓ１０）〜（Ｓ１４）と同様である。
【００８８】
次のステップ（Ｓ４５）では、現在の使用者の個人差補正データが既にＥＥＰＲＯＭ１００ｂに記憶されているならば、その人の個人差補正データを検索し、実際の修正時にはその個人差補正データに対して修正を行う。
【００８９】
具体的には、推定された使用者の使用者番号、あるいはその使用者の補正データが格納されているＥＥＰＲＯＭ１００ｂのアドレスを指定し、実際の個人差補正データ修正時に、それらに基づいて修正動作を行えばよい。
【００９０】
以上、説明した各実施例を以下にまとめる。
（１）現在の使用者の眼球像の特徴と、現在、設定されている個人差補正データとを比較し、一致したときにだけデータを修正する。
（２）手動の操作部材を用意し、そのスイッチの状態に従って、データ修正動作の許可／禁止を行う。
（３）カメラの動作モード、例えば撮影モードや自動焦点調節モードなどによって、データ修正動作の許可／禁止を行う。
（４）現在の使用者の眼球像の特徴から使用者を推定し、その使用者に対応した個人差補正データを修正する。
【００９１】
説明した４つの実施例は、本発明を一眼レフカメラに適用した場合の実施例についてであるが、本発明は一眼レフに限らずレンズシャッタカメラにも応用でき、さらにビデオカメラ等の光学機器、あるいは視線検出装置を搭載したマンマシーン・インターフェース機器、身障者補助機器等にも応用できることは明らかである。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項１に記載した発明は、使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、ズレ情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有することによって、該変更手段の作動が適切でない場合には該変更手段の作動を禁止することができ、視線検出動作の精度を低下させることを防止できる。
【００９３】
また、本願の請求項１１に記載した発明の視線検出装置は、使用者の眼球像を受光する受光手段と、使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該補正データに基づいて、使用者の視線位置を検出する検出手段と、該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像信号に基づいて、該記憶手段に記憶された補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合すると判断した場合に、該記憶手段に記憶された補正データの内容を変更する変更手段とを有することによって、使用者が特別な操作をすることなくとも、該変更手段は適切な場合にしか作動せず、不用意な該変更手段の作動による視線検出装置の検出精度低下を防ぐことができる。
【００９４】
本願の請求項１２に記載した発明の視線検出装置は、使用者の眼球像を受光する受光手段と、使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データおよび眼球像情報をそれぞれ複数種記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている複数の補正データの中から１つを選択する選択手段と、該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該選択手段が選択した補正データに基づいて、使用者の視線を検出する検出手段と、該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像情報に基づいて、該選択手段が選択した補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合しないと判断した場合に、現在の使用者に適合する補正データが該記憶手段に記憶されている複数の補正データにあるかどうかを該眼球像情報に基づいて検索する検索手段と、該検索手段が現在の使用者に適合する補正データを発見した場合に、該発見した補正データの内容を変更する変更手段とを有することにより、現在の使用者と選択手段の選択した補正データが適合しない場合に、該変更手段が作動してしまうことによる視線検出装置の検出精度低下を防ぐことができるとともに、現在の使用者に適合する補正データが記憶手段内にある場合には特別な操作を行うことなく適合する補正データの内容が変更されるので、使用者に関わらず正確な視線検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を説明するブロック図
【図２】本発明を一眼レフカメラに適用したときの構成図
【図３】本発明を一眼レフカメラに適用したときの電気ブロック図
【図４】本発明を一眼レフカメラに適用したときのファインダー画面を示す図
【図５】本発明の第１の実施例のブロック図
【図６】本発明の第１の実施例のフローチャート
【図７】眼球の特徴を説明する図
【図８】本発明の第２の実施例のブロック図
【図９】本発明の第２の実施例のフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施例のブロック図
【図１１】本発明の第３の実施例のフローチャート
【図１２】本発明の第４の実施例のブロック図
【図１３】本発明の第４の実施例のフローチャート
【符号の説明】
１３ 眼球照明用ＩＲＥＤ
１４ 視線検出用エリアセンサ
２３ ファインダ
１００ ＣＰＵ
１００ｂ ＥＥＰＲＯＭ
１０３ ＩＲＥＤ駆動回路
１０４ 視線検出回路
１０５ 焦点検出回路
１１０ スイッチセンス回路
１１６ モードＳＷ
２００ａ〜２００ｅ 焦点検出マーク
Claims (12)
- 使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、
使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、
該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、
該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、ズレ情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、
該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有する視線検出装置。 - 前記眼球光軸検出手段は使用者もしくは被験者の眼球画像を撮像する撮像手段を有し、該撮像手段の出力に基づいて前記禁止手段は前記変更手段の作動を禁止することを特徴とする請求項１記載の視線検出装置。
- 前記撮像手段によって撮像された使用者もしくは被験者の虹彩近傍の眼球画像によって前記禁止手段は前記変更手段の作動を禁止することを特徴とする請求項２記載の視線検出装置。
- 前記視線検出装置は外部操作部材を有し、該外部操作部材の操作によって前記禁止手段は前記修正手段の修正動作を禁止することを特徴とする請求項１記載の視線検出装置。
- 使用者または被験者の眼球回転角を検出する眼球回転角検出手段と、
使用者または被験者の個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、
該眼球回転角と該補正データとから使用者または被験者の視線位置を演算する視線演算手段と、
該補正データを用いて求めた使用者または被験者の視線位置が設定された位置からズレていた際には、該ズレの情報を用いて該補正データを変更する変更手段と、
該変更手段の作動を禁止する禁止手段とを有する視線検出装置を具備する光学機器。 - 前記眼球回転角検出手段は使用者もしくは被験者の眼球画像を撮像する撮像手段を有し、該撮像手段の出力に基づいて前記禁止手段は前記変更手段の作動を禁止することを特徴とする請求項５記載の視線検出装置を具備する光学機器。
- 前記視線検出装置を有する光学機器は外部操作部材を有し、該外部操作部材の操作によって前記禁止手段は前記変更手段の作動を禁止することを特徴とする請求項５記載の視線検出装置を具備する光学機器。
- 前記視線検出装置を具備する光学機器は複数の動作モードを有し、該複数の動作モードのうち特定の動作モードが選択された際には、前記禁止手段が前記変更手段の作動を禁止するすることを特徴とする請求項５記載の視線検出装置を具備する光学機器。
- 前記撮像手段によって撮像された使用者もしくは被験者の虹彩近傍の眼球画像によって前記禁止手段は前記変更手段の作動を禁止することを特徴とする請求項５記載の視線検出装置を具備する光学機器。
- 前記視線検出装置を具備する光学機器は複数の焦点調節モードを有する焦点調節装置を有し、前記複数の動作モードは、該複数の焦点調節モードであり、前記特定の動作モードは合焦後も焦点調節動作を続けるモードであることを特徴とする請求項８記載の視線検出装置を具備する光学機器。
- 使用者の眼球像を受光する受光手段と、
使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データを記憶する記憶手段と、
該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該補正データに基づいて、使用者の視線位置を検出する検出手段と、
該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像情報に基づいて、該記憶手段に記憶された補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、
該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合すると判断した場合に、該記憶手段に記憶された補正データの内容を変更する変更手段とを有することを特徴とする視線検出装置。 - 使用者の眼球像を受光する受光手段と、
使用者の眼球に関する個人差を補正する補正データおよび眼球像情報をそれぞれ複数種記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されている複数の補正データの中から１つを選択する選択手段と、
該受光手段で受光した像信号から求めた使用者の眼球回転角と該選択手段が選択した補正データに基づいて、使用者の視線を検出する検出手段と、
該受光手段で受光した現在の使用者の眼球像情報に基づいて、該選択手段が選択した補正データが現在の使用者に適合するか判断する判断手段と、
該判断手段が該補正データが現在の使用者に適合しないと判断した場合に、現在の使用者に適合する補正データが該記憶手段に記憶されている複数の補正データにあるかどうかを該眼球像情報に基づいて検索する検索手段と、
該検索手段が現在の使用者に適合する補正データを発見した場合に、該発見した補正データの内容を変更する変更手段とを有することを特徴とする視線検出装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP17870595A JP3624023B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 視線検出装置および視線検出装置を具備する光学機器 |
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