JPH02244035A - 視軸検出手段を有した光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は視軸検出手段を有した光学装置に関し、例えば
カメラのような光学装置において撮影系による被写体像
が形成されているピント面上の観察者が観察している注
視点方向の軸、所謂視軸（視線）を検出するようにしだ
視軸検出手段を有した光学装置に関するものである。

（従来の技術） 最近のカメラは、その多機能化に伴いカメラに入力すべ
き情報量はますます増加している。従来のカメラでは撮
影者が押しボタンスイッチやダイヤル式スイッチを操作
して情報を入力しているが、入力すべき情報の種類が増
えると操作が煩雑になり易い。従って、例えばファイン
ダー視野中の撮影画面周辺に必要な情報を表示しておき
、これらの１つを視線で選択して情報をカメラのマイク
ロコンピュータに人力できる様にすれば使い易くなる。

また最近のカメラは自動焦点検出装置付のものが主流に
なって来ている。しかしながら現在使われているカメラ
では測距域が画面中央に固定されているため、主被写体
を画面中央から外した配置は取り難く、その様な場合は
装置に習熟を要する。この様な場合に対処するため複数
の測距域を有し、撮影者が望む測距域を迅速に指定でき
る人力手段を有した光学装置が求められている。

更に観察装置、例えば顕微鏡で被検物を観察する場合、
よく見たい部位が画面の隅に位置する場合、観察光路の
一部の部材を偏倚させて光路な曲げるか、被験者と顕微
鏡対物との相対位置を調整し直す必要がある。この様な
場合、両手を使うことなく見たい部位を画面中心に移動
できれば誠に都合がよい。

既に視線で情報人力を行うカメラの提案が例えば特開昭
６ト６１１３５号で行われている。又視線を光学的に検
出する方法としては、”Ａ　ｃ　ｃ　ｕ　ｒ　ａ　Ｉ：
　ｅｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　　ｅｙｅ　　ｔ
ｒａｃｋｅｒ　　ｕｓｉｎｇ　　ｆｉｒｓｔ　　ａｎｄ
ｆｏｒｔｈ　Ｐｕｒｋｉｎｊｅ　ｉｍａｇｅｓ″出典Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅＯｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉ
ｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ、　ｖｏｌ、６：Ｉｔ、
Ｎｏ、８゜ｐａｇｅ９２１　（＋９７３）に報告されて
いる。

同報告では第１．第４プルキンエ像を用いて視軸を検出
する方法を提案している。

又、特開昭６１−１７２５５２号では第１プルキンＬ像
と瞳孔中心を用いて視軸を検出する方法を提案している
。

一般にこれらの方法で直接検出されるのは眼球の光軸で
ある。実際には網膜の中心を若干外れた黄斑で注視する
ことになるため、眼の視線（注視点方向）は眼球の光軸
に対して鼻側に５０〜７゜程度ずれる。この為正確な視
線方向を検出するには眼球光軸を求めた後、このずれ量
を補正する必要がある。

従って、視線を検出する際に、光軸方向に補正を加える
場合は観察する眼をどちらかに予め例えば右目に決めて
おくことになる。

しかしながら実際は観察者の利目は人によって異なるし
、又観察姿勢によっては逆の目を使う方が具合の良い場
合もある。

そこで本出願人は、特願昭６３−１０８８０８号公報に
おいて、観察系を見ている観察者の眼球の光軸を検出す
る手段と、前記眼球が右目と左目のどちらであるかを判
別する手段と、前瓦眼球の光軸情報及び前記眼球判別情
報より観察者の光軸に関する情報を補正し、注視点を求
める手段とを設け、観察者の眼球が右目又は左目の双方
において正確に視線を求めることが出来る光学装置を提
案している。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の様に予め定められた眼を使わない場合には視軸を
求める際の補正角度が逆になるため検出結果は大きな誤
差を持つことになる。

本発明は、本出願人が先に提案した特願昭６３−１０８
８０８号の視軸検出手段を有した光学装置を更に改良し
、簡易な構成により観察者の視軸方向を観察者が右眼又
は左眼のどちらの眼で観察しても高錆度に求めることの
出来る視軸検出手段を有した光学装置の提供を目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の視軸検出手段を有した光学装置は、対象とする
物体を観察するための観察系と該観察系を介して該物体
を観察している観察者の眼球の光軸方向を検出する眼球
光軸検出回路と、該眼球光軸検出回路からの信号を用い
て該観察者か右眼と左眼のどちらの眼球でＨｉｌｌ察し
ているかを判別する判別回路と、該判別回路からの出力
信号と該眼球光軸検出回路からの出力信号の双方の信号
を用いて該観察者の視軸方向を算出する視軸算出回路と
を有していることを特徴としている。

特に前記判別回路は前記眼球光軸検出回路からの観察者
の眼球の光軸方向を時系列的に複数回検出した検出結果
を用いて観察者が観察している眼球が右眼か左眼である
かを判別していることを特徴としている。

（実施例） 第１図（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに通用したとき
の一実施例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が斜設されており
、光路分割器を兼ねている。２は集光用の正レンズ、３
はハーフミラ−で、ハーフミラ−３による一方の光路に
は照明光源としての赤外発光ダイオード４が配され、他
方の光路には光電素子列５が配される。充電素子列５は
通常は、図面垂直方向に１次元的に複数の充電素子が並
んだデバイスを使うが、必要に応じて２次元に充電素子
が並んだデバイスを使用する。各要素１〜５より眼球光
軸検出系を構成している。

発光ダイオード４は正レンズ２の焦点位置に配して後述
する観察者の眼を平行光で照明する様にしている。また
充電素子列５は正レンズ２に関して所定位置の眼の瞳孔
近傍と共役に定めている。

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、１０
５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。

。多点焦点検出装置の説明は本発明理解のために必要な
いため概略に止める。

即ち本実施例では第１図（Ｂ）に描く様に撮影レンズ１
０１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と充電素子列の組１１３を装置する。

スリット１１０、フィールドレンズ１１１、再結像レン
ズの組１１２、そして充電素子列の組１１３はそれぞれ
周知の焦点検出系を構成している。

本実施例では撮影レンズ１０１を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１０４の拡散面で
拡散した被写体光はコンデンサレンズ１０５、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
に導かれる。

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、ファインダー視野
内の測距域（焦点検出位置）を表示するものである。

又、撮影レンズ１０１を透過した被写体光の一部は、Ｑ
ＲミＲ−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面述の多点焦点検出装置１
０８に導かれる。さらに多点焦点検出装置１０８の選択
した被写体面上の位置の焦点検出情報に基づいて、不図
示の撮影レンズ駆動装置により撮影レンズ１０１の繰り
出しくもしくは繰り込み）が行なわれ、焦点調節か行な
われる。

本発明に係る後述する眼球光軸検出手段は正レンズ２か
ら充電変換素子列５までの外に信号処理回路１０９の一
部を成す眼球光軸検出回路を有している。ただしこの回
路はマイクロコンピュータのソフトで実行される。正レ
ンズ２の焦点距離の位置に配置された赤外発光ダイオー
ド４から発光する赤外光はハーフミラ−３を透過後、レ
ンズ２によって平行光となる。

図中上方から接眼レンズ１に入射した赤外平行光はダイ
クロイックミラー１ａにより反射されアイポイント近傍
に位置する観察者の眼球を照明する。

眼球は照明する赤外光のうち角膜の第１面で反射した光
は再び接眼レンズ１に入射し、ダイクロイックミラーで
反射され正レンズ２によって収斂した後、ハーフミラ−
３で反射され光電素子列５上に像（第１プルキンエ像（
赤外発光ダイオード４の虚像）の投影像）を形成する。

また、眼球を照明する赤外光のうち角膜を透過し、水晶
体の第２面で反射した光は水晶体内で１度結像（第４プ
ルキンエ像（赤外発光ダイ−オド４の実像））後、角膜
を透過し再び接眼レンズ１に入射する。

さらに赤外光はダイクロイックミラーで反射され正レン
ズ２によって収斂しながら、ハーフミラ−３で反射され
光電素子列５上にそれらの像を形成する。ここで、角膜
の第１面と水晶体の第２面の曲率中心と、眼球の回転中
心とはそれぞれ一致しな、いため眼球が回転している場
合、光電素子列５上に投影された第１プルキンエ像と第
４プルキンエ像とは異なる位置に発生する。この時の２
像の間隔は眼球光軸の回転角の関数であるため、光電素
子列５上の２像の位置を検出し、そして眼球光軸検出回
路１０９により観察者の眼球光軸の回転角を検出してい
る。

第２図は本発明に係る視軸検出手段の要部ブロック図で
ある。

同図において眼球光軸検出回路１１はカメラ本体の電源
投入時、あるいは主電源とは別に設けた視線検出開始ス
イッチがＯＮ状態に設定された時より動作を開始する。

眼球光軸検出回路１１は赤外発光ダイオード４からの光
束のうち眼球からの反射光束に基づいて光電素子列５面
上に形成された像信号を時系列的に読み込むと同時に眼
球光軸の回転角を検出している。

前記動作は視線検出開始動作の初期に所定の回数繰り返
され検出された該眼球光軸の回転角は信号処理回路１０
９の一部をなすカウンタ回路１０にて計数される。

尚、同図において各要素４，５，１０，１１゜１２は視
軸（視線）検出手段の一要素を構成している。

第３図はこのとき眼球光軸検出手段１１で複数回操作し
、検出された眼球光軸の回転角の頻度の分布である。実
線が観察者の右眼で観察した場合、破線が観察者の左眼
で観察した場合である（但し、時計回りの方向の回転を
正としている） 般に観察者は被写体を撮影画角の中央に配置させようと
するため撮影画面の中央を見る頻度が増加する。その結
果検出される眼球光軸の回転角野の分布は右眼か左眼に
よって回転角０°に対して＋側もしくは一側に偏ったも
のとなる。

そこで本実施例では判別回路１２はカウンター回路１０
にて計数された回転角の頻度の最も多い（Ｉｍａｘ）回
転角を検知し、それが＋側であるか一側であるかを判別
することにより観察者か右眼で観察しているか左眼で観
察しているかの判別を行っている。

モして視軸算出回路１３により眼球光軸検出回路１１か
らの出力信号と判別回路１２からの出力信号を用いて観
察者の視軸を算出（補正）し求めている。

即ち判別回路１２からの判別結果に基づいて視軸を補正
し求めている。このとき眼球光軸の回転角θ０、眼球光
軸と視軸のズレ角θ　　例えばδ゛ ６０、眼球判別情報ｋ（例えば時計回りの方向を正とす
ると右眼の場合に＝１、左眼の場合ｋＯ）としたとき、
眼球の視軸θを θ＝θ。＋＜−ｉ　＞　’　・θδ なる式より求めている。

なお、本実施例において判別回路１２はカウンタ回路１
０により計数された回転角の内最も頻度の多い回転角が
＋側か一側のどちらに偏っているかを検知して右眼か左
眼かの判別を行っているが、ファインダー光学系の光学
定数が定まっていると眼球光軸の回転しつる範囲は限定
される。この為カウンタ回路１０にて計数された眼球光
軸の回転角の最大値θｍａｘと最小値θｍｉｎとを前記
回転可能範囲と比較することにより右眼か左眼かの判別
を行っても良い。

又、眼球光軸と視軸のズレ各０６はカウンタ回路１０に
より計数された回転角のうち最も頻度の多い回転角の絶
対値を代入しても良い。

さらに注視点検出回路１４においては、ファインダー光
学系の光学定数ならびに、眼球の視軸及び眼球光軸検出
回路１１において検出される眼球光軸検出光学系の光軸
に対する眼球の平行シフト量に基づいて、注視点が算出
される。ここでファインダー内での注視点が予め限定さ
れている場合は、注視点と眼球の視軸、光軸及び平行シ
フト量とを対応させた記憶手段を設け、前記眼球の視軸
、光軸及び平行シフト量が検出されると、それらに対応
した注視点を記憶手段から読み出すという方法を用いて
も良い。

注視点検出回路１４によって検出された注視点情報は、
例えば表示素子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
場所をファインダー内の所定面上に表示し、注視点の確
認を行う役割を果たす。

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。

本実施例においては、視軸検出手段を多点焦点検出装置
１０８の情報人力手段とした例を示したが、例えば多点
測光装置の測光ポイント人力手段、撮影モード（プログ
ラムモード、シャッタスど一ト優先モート、絞り優先モ
ード等）の切り換え手段として用いるのも有効である。

尚、以上の実施例では観察者の眼球光軸を第１プルキン
エ像と第４プルキンエ像の所定面（受光素子面）上に結
像される像の位置の違いにより求めた場合を示したが第
１プルキンエ像と瞳孔中心の所定面上に結像される像の
位置の違いより求めても良い。

又、本実施例において判別回路により観察者が観察して
いる眼球が右眼か左眼か判別した場合は、例えばリセッ
トボタンでリセットしない限りは、次に判別回路で再度
判別する行程を省略するようにしても良い。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く眼球光軸検出回路からの出力
信号を利用して判別回路により観察者が観察している眼
球が右眼であるか左眼であるかを判別し、該判別回路か
らの信号を利用して眼球光軸を求めることにより、観察
者がどちらの眼で観察していても高精度に眼球の視軸を
求めることができる視軸検出手段を有した光学装置を達
成することができる。

又、本発明は視軸により正確な情報を容易に人力するこ
とができるので装置全体の持つ機能を簡便に活用するこ
とができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに通用したとき
の一実施例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、第２図は本発明に係る視軸検出
手段の要部ブロック図、第３図は第２図の眼球光軸検出
回路からの出力信号図である。 図中、１は接眼レンズ、２は正レンズ、３はハーフミラ
−１４は発光ダイオード、５は受光素子列、１１は眼球
光軸検出回路、１０はカウンタ回路、１２は判別回路、
１３は視軸算出回路。 １４は注視点検出回路、１０３は表示素子、１０８は多
点焦点検出装置である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象とする物体を観察するための観察系と該観察
   系を介して該物体を観察している観察者の眼球の光軸方
   向を検出する眼球光軸検出回路と、該眼球光軸検出回路
   からの信号を用いて該観察者が右眼と左眼のどちらの眼
   球で観察しているかを判別する判別回路と、該判別回路
   からの出力信号と該眼球光軸検出回路からの出力信号の
   双方の信号を用いて該観察者の視軸方向を算出する視軸
   算出回路とを有していることを特徴とする視軸検出手段
   を有した光学装置。
2. （２）前記判別回路は前記眼球光軸検出回路からの観察
   者の眼球の光軸方向を時系列的に複数回検出した検出結
   果を用いて観察者が観察している眼球が右眼か左眼であ
   るかを判別していることを特徴とする請求項１記載の視
   軸検出手段を有した光学装置。
3. （３）撮影系により所定面上に形成された物体像をファ
   インダー系を介して観察する際、該物体像を観察してい
   る観察者の眼球の光軸方向を眼球光軸検出回路で検出し
   、該眼球光軸検出回路からの出力信号を用いて観察者が
   観察している眼球が右眼であるか左眼であるかを判別回
   路で判別し、該判別回路からの出力信号と該眼球光軸検
   出回路からの出力信号の双方の信号を用いて観察者の視
   軸方向を視軸算出回路より求めたことを特徴とする視軸
   検出手段を有した光学装置。
4. （４）前記視軸算出回路からの出力信号を用いて該観察
   者が観察している該所定面上の注視点を注視点検出回路
   より求め、該注視点を該所定面上に表示素子を用いて表
   示したことを特徴とする請求項３記載の視軸検出手段を
   有した光学装置。