JPH0265835A - Visual axis detector - Google Patents

Visual axis detector

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JPH0265835A
JPH0265835A JP63216672A JP21667288A JPH0265835A JP H0265835 A JPH0265835 A JP H0265835A JP 63216672 A JP63216672 A JP 63216672A JP 21667288 A JP21667288 A JP 21667288A JP H0265835 A JPH0265835 A JP H0265835A
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line
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solid
eye
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Tokuichi Tsunekawa
恒川 十九一
Akihiko Nagano
明彦 長野
Kazuki Konishi
一樹 小西
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Abstract

PURPOSE:To accurate detect a visual axis by detecting the part of the anulus iridis with good accuracy by detecting the data shortest in the accumulation time of image data in a plurality of line sensors as Purkinje's figures and accumulating the other image data until the peak value of the image data becomes a definite value. CONSTITUTION:A solid-state imaging element detects the reflected image of the cornea on the basis of the output signal from the second C-terminal C2, for example, when the reflected image of the cornea to the solid-state imaging element is present at the position 43 of the second photoelectric converting accumulation part 32 by parallelly arranging photoelectric converting accumulation parts in three stages in an up-and-down direction in the direction crossing the reflected light axis from an eyeball at a right angle. When the peak of the integrated value in either one of the first and third photoelectric converting accumulation parts 31, 33 reaches reference voltage Vo, either one of the first and third comparators 54, 56 corresponding thereto is reversed and, for example, when the third comparator 56 is reversed, an one-shot pulse is generated from a circuit 63 and a charge transfer pulse is applied to the third B-terminal B3 and image data is outputted from the third C-terminal C3 and the part of the anulus iridis is magnified by integrating the image data.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、観察者の視線位置を検出する視線検知装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a line-of-sight detection device for detecting the line-of-sight position of an observer.

[従来の技術] 従来、観察者の視線(視軸)を光学的に検出する視線検
知装置として、特開昭61−172552号がある。
[Prior Art] Conventionally, Japanese Patent Application Laid-open No. 172552/1984 is a line-of-sight detection device that optically detects the line-of-sight (visual axis) of an observer.

これは、観察者の眼球を平行光で照射することにより発
生する角膜前面からの反射像である第1プルキンエ像と
O1孔中心の位置より検出するようにしたもので、第6
図に基づいて説明する。
This is a method that detects the first Purkinje image, which is a reflected image from the front surface of the cornea generated by illuminating the observer's eyeball with parallel light, and the position of the center of the O1 hole.
This will be explained based on the diagram.

図中、501は角膜、502はR膜、503は虹彩、5
04は光源、506は投光レンズ、507は受光レンズ
、509はイメージセンサ−1510はハーフミラであ
る。0゛は眼球の回転中心、0は角膜501の曲率中心
、a、bは虹彩503の端部、Cは虹彩の中心、dは第
1プルキンエ像発生位置である。アは受光レンズ507
の光軸で図中X軸と一致している。イは眼球の光軸であ
る。
In the figure, 501 is the cornea, 502 is the R membrane, 503 is the iris, and 5
04 is a light source, 506 is a light projecting lens, 507 is a light receiving lens, 509 is an image sensor, and 1510 is a half mirror. 0'' is the center of rotation of the eyeball, 0 is the center of curvature of the cornea 501, a and b are the ends of the iris 503, C is the center of the iris, and d is the position where the first Purkinje image is generated. A is the light receiving lens 507
The optical axis coincides with the X axis in the figure. A is the optical axis of the eyeball.

光源504は観察者に対して不感の赤外発行ダイオード
で、投光レンズ506の焦点面に配置されている。光源
504より発行した赤外光は投光レンズ506により平
行光となりハーフミラ510により反射され角膜501
を照明する。角膜501の表面で反射した赤外光の一部
はハーフミラ510を透過し受光レンズ507によりイ
メージセンサ509上の位置d°に結像する。また虹彩
503の端部a、bはハーフミラ510、受光レンズ5
07を介してイメージセンサ509上の位置a°。
The light source 504 is an infrared emitting diode that is insensitive to the viewer, and is placed in the focal plane of the projection lens 506. The infrared light emitted from the light source 504 is turned into parallel light by the projection lens 506 and reflected by the half mirror 510, and is reflected by the cornea 501.
to illuminate. A portion of the infrared light reflected on the surface of the cornea 501 passes through the half mirror 510 and is imaged by the light receiving lens 507 at a position d° on the image sensor 509. Also, the ends a and b of the iris 503 are a half mirror 510 and a light receiving lens 5.
07 on the image sensor 509.

boに結像する。受光レンズ507の光軸アに対する。Image is formed on bo. With respect to the optical axis A of the light receiving lens 507.

眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩503の端
部a、bのZ座標をza、 Zl)とすると、虹彩50
3の中心位置Cの座標zCはZa+Zh zc岬□ と表わされる。
When the rotation angle θ of the optical axis I of the eyeball is small, and the Z coordinates of the ends a and b of the iris 503 are za, Zl), the iris 50
The coordinate zC of the center position C of 3 is expressed as Za+Zh zc cape□.

また、第1プルキンエ像発生位置dのZ座標をZd、角
膜501の曲率中心0と虹彩503の中心Cまでの距m
tocとすると眼球光軸イの回転角Oは 畳・si口θ#Zc−Z6             
   ・・・ (1)の関係式を略満足する。このため
イメージセンサ509上に投影された各特異点(第1プ
ルキンエ像zd゛及び虹彩端部Z1°、 Zb’)の位
置を検出することにより眼球光軸イの回転角θは明らか
となる。この時 (1)式は β・oc−sinθ〜−Zd’    ++ (2)と
かきかえられる。但し、βは第1プルキンエ像発生位置
と受光レンズ507との距離文、と受光レンズ507 
とイメージセンサ509 との距11iffR8で決ま
る倍率で、通常はぼ一定の値をとる。
In addition, the Z coordinate of the first Purkinje image generation position d is Zd, and the distance m from the center of curvature 0 of the cornea 501 to the center C of the iris 503 is
If toc, the rotation angle O of the optical axis of the eyeball is θ#Zc-Z6
... The relational expression (1) is approximately satisfied. Therefore, by detecting the position of each singular point (first Purkinje image Zd' and iris end Z1°, Zb') projected onto the image sensor 509, the rotation angle θ of the eyeball optical axis I becomes clear. At this time, equation (1) can be replaced with β·oc-sinθ~-Zd' ++ (2). However, β is the distance between the first Purkinje image generation position and the light receiving lens 507, and the distance between the first Purkinje image generation position and the light receiving lens 507.
This is a magnification determined by the distance 11iffR8 between the image sensor 509 and the image sensor 509, and normally takes a nearly constant value.

以上の如き原理により視線の方向の検知が可能になる。The principle as described above makes it possible to detect the direction of the line of sight.

[発明が解決しようとする課題] ところで、この種の従来の視線検知装置では、角膜の反
射率が約2.5零あり、眼球に赤外光を照射し、その反
射像をリニア又はエリア型の固体撮像素子上に結像させ
、眼球中央部を水平に走査したときの眼球の位置に対応
する水平走査信号Bは第2図に示すようになり、角膜反
射像は非常に強く正確に検知できるが、他の組織の境の
コントラストは低く、虹彩と瞳孔の境や、白目と黒目の
境である虹彩輪部を精度良く検知することはかなり困難
である。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in this type of conventional line of sight detection device, the reflectance of the cornea is about 2.5, so the eyeball is irradiated with infrared light and the reflected image is converted into a linear or area type. Figure 2 shows the horizontal scanning signal B corresponding to the position of the eyeball when the image is formed on the solid-state image sensor and the center of the eyeball is horizontally scanned, and the corneal reflection image is detected very strongly and accurately. However, the contrast at the borders of other tissues is low, making it quite difficult to accurately detect the border between the iris and the pupil, or the iris limbus, which is the border between the white of the eye and the iris.

本発明の目的は、虹彩と瞳孔の境や、電膜(白目)と虹
彩(黒目)の境である虹彩輪部を精度良く検知して、視
線の正確な検知を行なえる視線検知装置を提供するもの
である。
An object of the present invention is to provide a line of sight detection device that can accurately detect the iris limbus, which is the boundary between the iris and the pupil, and the boundary between the electromembrane (white of the eye) and the iris (black of the eye), and accurately detect the line of sight. It is something to do.

[課題を解決するための手段] 本発明の目的を達成するための要旨とするところは、眼
を照明する照明手段と、該照明手段により照明された眼
からの反射光でプルキンエ像位置及び眼の他の組織の像
位置を検知する固体撮像素子からなる像検知手段と、該
像検知手段で検知したプルキンエ像位置と眼の他の組織
の像位置との相対関係から視線方向を検知する視線演算
手段と、該固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄積時間
制御手段とを備え、該像検知手段は画像情報のピーク値
をリアルタイムに出力する方式のラインセンサを該反射
光の光軸に対し直交方向に複数並設した構造とし、また
該蓄積時間制御手段は、該像検知手段の各ラインセンサ
における画像の蓄積開始から画像情報のピーク値が一定
値に達するまで各ラインセンサ毎に画像の蓄積を行なわ
せると共に、各ラインセンサ毎の蓄積時間を検知し、検
知した蓄積時間に基づいて各ラインセンサで検知すべき
画像情報の選択を行なうことを特徴とする視線検知装置
にある。
[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to provide an illumination means for illuminating the eye, and to determine the position of the Purkinje image and the eye using the light reflected from the eye illuminated by the illumination means. an image detection means consisting of a solid-state imaging device that detects the image position of other tissues in the eye; and a line of sight that detects the line of sight direction from the relative relationship between the Purkinje image position detected by the image detection means and the image position of other tissues of the eye. The image detection means includes a calculation means and an accumulation time control means for controlling the accumulation time of the solid-state image sensing device, and the image detection means includes a line sensor that outputs the peak value of image information in real time relative to the optical axis of the reflected light. A plurality of them are arranged in parallel in orthogonal directions, and the accumulation time control means controls the image for each line sensor from the start of image accumulation in each line sensor of the image detection means until the peak value of image information reaches a certain value. The line of sight detection device is characterized in that it performs accumulation, detects the accumulation time for each line sensor, and selects image information to be detected by each line sensor based on the detected accumulation time.

[作   用] 上記の如く淘成した視線検知装置は、固体撮像素子から
なる像検知手段を複数のラインセンサの中で、画像情報
の蓄積時間の最も短い情報をプルキンエ像として検知し
、他の画像情報を他のラインセンサから得るようにした
ものであり、他の画像情報は画像情報のピーク値が一定
値になるまで蓄積され、高精度に検知されることとなる
[Function] The line-of-sight detection device that has been developed as described above uses an image detection means consisting of a solid-state image sensor to detect information with the shortest accumulation time of image information as a Purkinje image among a plurality of line sensors, and to Image information is obtained from other line sensors, and other image information is accumulated until the peak value of the image information reaches a constant value, and is detected with high accuracy.

[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明に関わる視線検知装置を有するカメラの
光学ブロックの一実施例である。
FIG. 1 is an embodiment of an optical block of a camera having a line of sight detection device according to the present invention.

1は撮影レンズ、2はクイックリターンミラー 3はピ
ント板、4はコンデンサレンズ、5はペンタプリズムで
あり通常のファインダー光学系を形成している。
1 is a photographing lens, 2 is a quick return mirror, 3 is a focusing plate, 4 is a condenser lens, and 5 is a pentaprism, forming a normal finder optical system.

6は内部に可視光透過で赤外光反射のビームスプリッタ
−を有するアイピースレンズ、7はビームスプリッタ−
8は投光レンズ、9は受光レンズ、10は投光用赤外L
ED、11はリニアまたはエリア型のDDD等の光電変
換素子であり視線検知装置を形成している。12は撮景
三者の目である。
6 is an eyepiece lens that has a beam splitter inside that transmits visible light and reflects infrared light, and 7 is a beam splitter.
8 is a light projecting lens, 9 is a light receiving lens, and 10 is an infrared light projection lens.
ED, 11 is a photoelectric conversion element such as a linear or area type DDD, and forms a line of sight detection device. Reference numeral 12 indicates the eyes of three people who take pictures.

赤外LEDIOから投光された光は投光レンズ8で平行
光束に変換され目12に照射される。目の角膜や、虹彩
からの反射光は、ビームスプリッタ−7で反射し、受光
レンズ9を介して、光電変換素子(固定撮像素子)11
上に結像するように構成されている。
The light projected from the infrared LEDIO is converted into a parallel beam by the projection lens 8 and is irradiated to the eye 12. The reflected light from the cornea and iris of the eye is reflected by the beam splitter 7 and transmitted through the light receiving lens 9 to the photoelectric conversion element (fixed image sensor) 11.
It is configured to be imaged onto the image.

この固体撮像素子11は、フローテングゲート等の各画
素に蓄積されている画像の情報を非破壊にリアルタイム
で直接モニターできる機能と、モニター出力の最大値を
出力する、所謂リアルタイムビーク値出力機能とを有す
るもので、その構成を第3図に示す。
This solid-state image sensor 11 has a function that can directly monitor image information stored in each pixel such as a floating gate in real time in a non-destructive manner, and a so-called real-time peak value output function that outputs the maximum value of the monitor output. The configuration is shown in FIG.

第3図は固体撮像素子11の構成の一例を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the solid-state image sensor 11. As shown in FIG.

図中、31.32.33は画像情報を蓄えるための第1
光電変換蓄積部、第2九電変換蓄積部、第3光電変換蓄
積部で上下方向に並設されている。34.35.36は
第1〜第3光電変換蓄積部31〜33の情報を夫々読み
出し用の第1アナログシフトレジスタ37、第2アナロ
グシフトレシス38、第3アナログシフトレジス39に
移送するための第1電荷移送ゲート、第2電荷移送ゲー
ト、第3電荷移送ゲートであり、第1B端子B、から電
荷移送パルスが人力されると、第1アナログシフトレジ
スタ37への情報の移送を行ない、その情報が第1C端
子C1から出力され、同様に第2B端子B2、第3B端
子B、から電荷移送パルスが入力されると、第2アナロ
グジフトレジスタ38、第3アナログシフトレジスタ3
9への情報の移送を夫々行ない、その情報が第20端子
02%第3C4子C3から夫々出力される。
In the figure, 31, 32, and 33 are the first
The photoelectric conversion storage section, the second ninth electric conversion storage section, and the third photoelectric conversion storage section are arranged in parallel in the vertical direction. 34, 35, and 36 are for transferring the information of the first to third photoelectric conversion storage units 31 to 33 to the first analog shift register 37, second analog shift register 38, and third analog shift register 39 for reading, respectively. These are the first charge transfer gate, the second charge transfer gate, and the third charge transfer gate, and when a charge transfer pulse is input from the first B terminal B, the information is transferred to the first analog shift register 37, and the information is transferred to the first analog shift register 37. When information is output from the first C terminal C1 and charge transfer pulses are similarly input from the second B terminal B2 and the third B terminal B, the second analog shift register 38 and the third analog shift register 3
9, and the information is output from the 20th terminal 02% 3rd C4 child C3, respectively.

40.41.42は第1〜第3光電変換蓄積部31〜3
3の各情報を非破壊的に検知し、それらの最大値を第1
A端子A1 第2A端子A2.第3Ai子A3から出力
するリアルタイムピーク出力回路である。
40.41.42 are the first to third photoelectric conversion storage units 31 to 3
3. Non-destructively detect each piece of information, and calculate their maximum value as the first
A terminal A1 2nd A terminal A2. This is a real-time peak output circuit that outputs from the third Ai element A3.

本実施例の固体撮像素子11は、眼球からの反射光軸に
対し直交する方向において、光電変換蓄積部を上下方向
3段に並設することにより、例えば固体撮像素子11に
対する角膜反射像が第2光電変換蓄積部32の43の位
置にある場合には、第20端子C2からの出力信号に基
づいて角膜反射像の検知を行ない、第1C端子C3又は
第30端子C3からの出力信号に基づいて、虹彩と瞳孔
の境や、虹彩輪部の検知を行ない、その際第1光電変換
蓄積部31.第2光電変換蓄積部32又は第3光電変換
蓄積部33は各々独立にの蓄積時間を制御して第1C端
子CI、第20端子C2,第30端子C8からの出力信
号のS/Nを高めるようにしている。また例えば固体撮
像素子11に対する角膜反射像が第1光電変換蓄積部3
1と第2光電変換蓄積部32との間の44の位置にある
場合には、第1光電変換蓄積部31と第2光電変換蓄積
部32のうち蓄積時間の短い方の光電変換蓄積部からの
出力信号に基ついて角膜反射像の検知を行ない、第3光
電変換蓄積部33からの出力信号に基づいて、虹彩と瞳
孔の境や、虹彩輪部の検知を行なうようにしたもので、
第4図(A)に示す制御装置によってこのような制御を
行ない、例えは第5図(A) に示すような角膜反射像
の信号を取出し、また第5図(B)に示すように虹彩輪
部を拡大した信号を得るようにしている。
In the solid-state image sensor 11 of this embodiment, the photoelectric conversion and storage sections are arranged vertically in three stages in a direction perpendicular to the optical axis of reflection from the eyeball. When the photoelectric conversion storage unit 32 is at position 43, the corneal reflection image is detected based on the output signal from the 20th terminal C2, and the corneal reflection image is detected based on the output signal from the 1st C terminal C3 or the 30th terminal C3. Then, the boundary between the iris and the pupil and the iris limbus are detected, and at this time, the first photoelectric conversion storage section 31. The second photoelectric conversion storage section 32 or the third photoelectric conversion storage section 33 independently controls the storage time to increase the S/N of the output signals from the first C terminal CI, the 20th terminal C2, and the 30th terminal C8. That's what I do. Further, for example, the corneal reflection image on the solid-state image sensor 11 is
1 and the second photoelectric conversion storage section 32, the photoelectric conversion storage section 31 and the second photoelectric conversion storage section 32, whichever has the shorter storage time, The corneal reflection image is detected based on the output signal from the third photoelectric conversion storage section 33, and the border between the iris and the pupil and the iris limbus are detected based on the output signal from the third photoelectric conversion storage section 33.
Such control is performed by the control device shown in FIG. 4(A), and for example, the signal of the corneal reflection image as shown in FIG. 5(A) is extracted, and the iris signal as shown in FIG. I am trying to get a signal that magnifies the limbus.

なお、角膜反射像が第3図の43の位置にある場合には
、虹彩と瞳孔の境や、虹彩輪部の検知を行なうために、
第1光電変換蓄積部31からの出力信号を用いても良い
し、第3光電変換蓄積部33からの出力信号を用いても
よい。
Note that when the corneal reflection image is at position 43 in Figure 3, in order to detect the boundary between the iris and pupil and the iris limbus,
The output signal from the first photoelectric conversion storage section 31 may be used, or the output signal from the third photoelectric conversion storage section 33 may be used.

しかし、角膜反射像が第3図の44の位置にある場合に
は、2つの光電変換蓄積部にまたがっているので、第3
光電変換蓄積部33からの出力信号を用いて虹彩と瞳孔
の境や、虹彩輪部の検知を行なう必要があるが、実際に
は角膜反射像の位置はわからないので、3つの光電変換
蓄積部を有する固体撮像素子で視線検知を行なう場合に
は、蓄積時間の最も短い光電変換蓄積部からの出力信号
に基づいて角膜反射像位置の検知を行ない、蓄積時間の
最も長い光電変換蓄積部からの出力信号に基づいて虹彩
と瞳孔の境や虹彩輪部の検知を行なうのが最も合理的で
あり高精度に視線の方向の検知を可能とするものである
However, when the corneal reflection image is at position 44 in FIG. 3, it straddles two photoelectric conversion and accumulation sections, so
It is necessary to detect the boundary between the iris and pupil and the iris limbus using the output signal from the photoelectric conversion storage unit 33, but since the position of the corneal reflection image is not actually known, three photoelectric conversion storage units are used. When detecting the line of sight using a solid-state image sensor, the corneal reflection image position is detected based on the output signal from the photoelectric conversion storage unit with the shortest storage time, and the position of the corneal reflected image is detected based on the output signal from the photoelectric conversion storage unit with the longest storage time. It is most rational to detect the border between the iris and the pupil or the iris limbus based on the signal, and it is possible to detect the direction of the line of sight with high precision.

第4図(八)は制御装置のブロック図である。FIG. 4(8) is a block diagram of the control device.

51は固体撮像素子(第3図に示す固体撮像素子11と
同構造)、52.53はリファレンス電圧V。発生用の
抵抗、54,55.56は第1〜第3コンパレータ、5
7,58.59は第1〜第3ラツチ回路、60はカウン
タ、61〜63は第1〜第3ワンシヨツト回路、646
5は上限レヘル電圧v1発生用の抵抗、66゜67は下
限レベル電圧v2発生用の抵抗、68゜69.70は第
1〜第3八/D変換回路、71は視線演算処理回路で、
この視線演算処理回路71の詳細については後記する。
51 is a solid-state image sensor (same structure as the solid-state image sensor 11 shown in FIG. 3), and 52 and 53 are reference voltages V. Resistors for generation, 54, 55, 56 are first to third comparators, 5
7, 58, 59 are first to third latch circuits, 60 is a counter, 61 to 63 are first to third one shot circuits, 646
5 is a resistor for generating the upper limit level voltage v1, 66°67 is a resistor for generating the lower limit level voltage v2, 68°69.70 is the 1st to 38th /D conversion circuits, 71 is the line of sight calculation processing circuit,
Details of this line of sight calculation processing circuit 71 will be described later.

このように構成した制御装置は、固体撮像素子51の第
1〜第3A端子A+〜A、から各画素のピークの出力が
コンパレータ54〜56にリアルタイムに人力され、そ
の値がリファレンス電圧voに達すると該当する第1〜
第3コンパレータ54〜56の出力が反転し、固体撮像
素子51の画像情報の蓄積開始と共に、カウントを開始
しているカウンタ60のカウント値を夫々各コンパレー
タの出力反転時に対応する各第1〜第3ラツチ回路57
〜59でラッチする。
In the control device configured in this way, the peak output of each pixel is manually input from the first to third A terminals A+ to A of the solid-state image sensor 51 to the comparators 54 to 56 in real time, and the value reaches the reference voltage vo. Then, the corresponding 1st~
When the outputs of the third comparators 54 to 56 are inverted and the accumulation of image information of the solid-state image sensor 51 is started, the count value of the counter 60 which has started counting is changed to each of the first to third comparators corresponding to the time when the output of each comparator is inverted. 3 latch circuit 57
Latch at ~59.

一方、第1〜第3コンパレータ54〜56の出力反転に
同期して、各コンパレータに対応する第1〜第3ワンシ
ヨツト回路61〜63からワンショットパルスが発生し
、固体撮像素子51の対応する第1〜第3B端子B +
、 B 2. B 。
On the other hand, in synchronization with the inversion of the outputs of the first to third comparators 54 to 56, one-shot pulses are generated from the first to third one-shot circuits 61 to 63 corresponding to each comparator, and the corresponding pulses of the solid-state image pickup device 51 are generated. 1 to 3rd B terminal B +
, B2. B.

に電荷移送パルスが加わり、電荷移送パルスの加えられ
た電荷移送ゲートに対応する光電変換蓄積部の画像情報
がそのアナログシフトレジスタに移送され、第1〜第3
C端子C1〜C5から出力されはじめる。
A charge transfer pulse is applied to the charge transfer gate, and the image information of the photoelectric conversion storage section corresponding to the charge transfer gate to which the charge transfer pulse is applied is transferred to the analog shift register.
Output begins from C terminals C1 to C5.

すなわち、固体撮像素子51に受光される眼球からの反
射像において、角膜反射像、瞳孔反射像、虹彩反射像や
白目の反射像は1ライン分に全て結像されず、目の動き
により、角膜反射像が例えば第3図中符合43.44に
示す位置に結像され、瞳孔反射像、虹彩反射像や白目の
反射像が他の光電変換蓄積部にも結像されることになる
。そのため、例えば第3図中符合43で示す位置に角膜
反射像が結像される場合には、第2光電変換蓄積部32
に対応する第2リアルタイムビーク出力回路41からの
ピーク出力値が他の第1.3リアルタイムピ一ク出力回
路40.42からのピーク出力値より大きい。
That is, in the reflected image from the eyeball that is received by the solid-state image sensor 51, the corneal reflected image, the pupil reflected image, the iris reflected image, and the white of the eye are not all focused on one line. A reflected image is formed, for example, at a position indicated by reference numerals 43 and 44 in FIG. 3, and a pupil reflection image, an iris reflection image, and a reflection image of the white of the eye are also formed on other photoelectric conversion storage units. Therefore, for example, when a corneal reflection image is formed at the position indicated by reference numeral 43 in FIG.
The peak output value from the second real-time peak output circuit 41 corresponding to the second real-time peak output circuit 41 is larger than the peak output value from the other 1.3 real-time peak output circuits 40 and 42.

そこで、先ず第2リアルタイムビーク出力回路41から
のピーク出力値がリファレンス電圧V0に達すると、第
2コンパレータ55が最初に反転することになり、同時
に第2ラッチ回路58にそのとき迄のカウント値がラッ
チされることになる。第2コンパレータ55の反転で第
2ワンショット回路62がワンショットパルスを発生し
、第2B端子B2に電荷移送パルスが加わって、第2C
端子C2から画像情報が出力され、第5図(A) に示
す如く、第2図の場合と同様に、角膜反射像が大きく、
虹彩輪部等の他の情報の判別か困難な水平走査信号が得
られることになる。しかし、ここでは角膜反射像の情報
のみを必要としているので、他の情報の精度は関係ない
ものである。
Therefore, when the peak output value from the second real-time peak output circuit 41 reaches the reference voltage V0, the second comparator 55 is first inverted, and at the same time, the second latch circuit 58 stores the count value up to that point. It will be latched. The second one-shot circuit 62 generates a one-shot pulse due to the inversion of the second comparator 55, and a charge transfer pulse is applied to the second B terminal B2.
Image information is output from terminal C2, and as shown in FIG. 5(A), the corneal reflection image is large, as in the case of FIG.
A horizontal scanning signal is obtained in which it is difficult to distinguish other information such as the iris limbus. However, since only the information on the corneal reflection image is required here, the accuracy of other information is irrelevant.

一方、他の第1、第3光電変換蓄積部31.33におい
ては瞳孔、虹彩、白目からの反射像等の角膜反射像以外
の画像情報のピーク値が第1、第3A端子A + 、 
A 3から出力されるが、その値はまだリファレンス電
圧V0に達していないので、第1、第3光電変換蓄積部
31.33には第2コンパレータ55の反転後も画像情
報の蓄積が行なわれる。この場合、瞳孔より虹彩、虹彩
より白目の方が反射率が大きいので、白目の部分のピー
ク値が次にリファレンス電圧v0に達する。
On the other hand, in the other first and third photoelectric conversion storage units 31 and 33, the peak value of image information other than corneal reflection images such as reflection images from the pupil, iris, and white of the eye is at the first and third A terminals A + ,
A3, but since the value has not yet reached the reference voltage V0, image information is stored in the first and third photoelectric conversion storage sections 31 and 33 even after the second comparator 55 is inverted. . In this case, since the iris has a higher reflectance than the pupil, and the white of the eye has a higher reflectance than the iris, the peak value of the white of the eye next reaches the reference voltage v0.

やがて第1光電変換蓄積部31又は第3光電変換蓄積部
33における積分値のピークがリファレンス電圧V。に
達すると、それに対応する第1コンパレータ54又は第
3コンパレータ56が反転し、例えは第3コンパレータ
56が反転した場合には第3ワンショット回1i863
 h)らワンショットパルスが発生して第38i子B、
に電荷移送パルスが加わり、第30瑞子C3から画像情
報が出力され、第5図(B)に示す如く、画像情報の積
分によって虹彩輪部が拡大されると共に、角膜反射像の
情報が含まれない水平走査信号が得られることになる。
Eventually, the peak of the integrated value in the first photoelectric conversion storage section 31 or the third photoelectric conversion storage section 33 reaches the reference voltage V. When the first comparator 54 or the third comparator 56 corresponding thereto is inverted, for example, when the third comparator 56 is inverted, the third one-shot time 1i863
h) A one-shot pulse is generated and the 38i-th child B,
A charge transfer pulse is applied to the 30th Mizuko C3, and image information is output from the 30th Mizuko C3.As shown in FIG. This results in a horizontal scanning signal that is not

また第3コンパレータ56の反転に同期して、第3ラッ
チ回路59にそこまでのカウント値がう・ソチされる。
Further, in synchronization with the inversion of the third comparator 56, the count value up to that point is transferred to the third latch circuit 59.

そして、最後に残った光電変換蓄積部、この場合は第1
光電変換蓄積部31の情報のピーク値がリファレンス電
圧V。に達すると、それに対応する第1コンパレータ5
4が反転して、第1ワンショット回路61からワンショ
ットパルスが発生して第1B端子B1に電荷移送パルス
が加わり、第1C端子C3から画像情報が出力され、同
時に第1ラッチ回路57にそこまでのカウント値がラッ
チされる。
Then, the last remaining photoelectric conversion storage unit, in this case the first
The peak value of the information in the photoelectric conversion storage section 31 is the reference voltage V. , the corresponding first comparator 5
4 is inverted, a one-shot pulse is generated from the first one-shot circuit 61, a charge transfer pulse is applied to the first B-terminal B1, image information is output from the first C-terminal C3, and at the same time, the first latch circuit 57 receives a charge transfer pulse. The count value up to is latched.

固体撮像素子51の第1〜第3C端子C1〜C3からの
画像情報は、撮影者の視線の方向を視線演算/A埋回路
71にて処理するために、上下限の電圧レベルV 、、
V 2の設定されている第1〜第3 A/D変換回路6
8〜70によりA/D変換されることになる。第5図(
A) 、 (B)  に示すように、画像信号はA/D
変換の上下限の電圧レベルV + 、 V 2に対して
常にmAのレベルに入るようになる。
The image information from the first to third C terminals C1 to C3 of the solid-state image sensor 51 is set to upper and lower voltage levels V, .
The first to third A/D conversion circuits 6 where V2 is set
A/D conversion is performed by 8 to 70. Figure 5 (
As shown in A) and (B), the image signal is A/D
The voltage levels V + and V 2 at the upper and lower limits of conversion are always at the mA level.

視線演算処理回路71では、角膜反射像位置、虹彩と瞳
孔の境界、虹彩輪部の情報に基づいて視線方向の検知を
行なうが、第1〜第3A/D変tA回路68〜70から
人力される情報がどの種類の情報であるかが判別できな
いが、第2図に示すように、眼球の反射特性から、最初
にリファレンス電圧■。に達するのは角膜反射像、次が
白目の反射像であるから、第1〜第3ラツチ回路57〜
59でラッチしたカウント値で最も小さい値の画像情報
を角膜反射像、その次のカウント値が角膜反射像の一部
が入る可能性のある虹彩輪部の情報、最後が虹彩輪部と
瞳孔との境界の情報とし、例えば第2図の原理に従って
視線方向の検知を行ない、得られた視線情報をカメラの
不図示の露出制御回路や焦点検出回路に導入することに
より、撮影者が写したい被写体に露出やピントを合わせ
ることができる。
The line-of-sight calculation processing circuit 71 detects the line-of-sight direction based on the corneal reflection image position, the boundary between the iris and the pupil, and the iris limbus. Although it is not possible to determine what type of information the information is, as shown in Figure 2, based on the reflex characteristics of the eyeballs, first the reference voltage ■. The first to third latch circuits 57 to 3 reach the corneal reflection image, and then the white of the eye reflection image.
The image information with the smallest value among the count values latched in step 59 is the corneal reflection image, the next count value is information on the iris limbus where a part of the corneal reflection image may enter, and the last is the information on the iris limbus and pupil. For example, by detecting the line-of-sight direction according to the principle shown in Figure 2, and introducing the obtained line-of-sight information into the camera's exposure control circuit and focus detection circuit (not shown), the photographer can determine the subject he or she wants to photograph. You can adjust the exposure and focus.

この視線演算処理口i71は、第4図(B)に示すよう
に構成されている。
This line-of-sight calculation processing port i71 is configured as shown in FIG. 4(B).

101は瞳孔のエツジを検知する瞳孔エツジ検知部、1
02は瞳孔エツジ検知部101から出力される情報から
瞳孔の中心を検知する瞳孔中心検知部、103は角膜反
射像位置を検知する角膜反射像位置検知部、104は角
膜反射像位置検知部103からの角膜反射像位置(第1
プルキンエ像)と瞳孔中心検知部102からの瞳孔中心
情報とに基づき、第6図に示す方法にて視線の方向を演
算処理する視軸演算部、105は第1〜第3A/D変換
回路68〜70からの信号を瞳孔エツジ検知部101、
角膜反射像位置検知部103に選択的に出力する信号選
択部、106は第1〜第3ラツチ回路57〜59からの
カウント値から固体撮像素子51の各光電変換蓄積部の
蓄積時間長を判定する蓄積時間長判定部である。
101 is a pupil edge detection unit that detects the edge of the pupil;
02 is a pupil center detection unit that detects the center of the pupil from the information output from the pupil edge detection unit 101, 103 is a corneal reflection image position detection unit that detects the corneal reflection image position, and 104 is from the corneal reflection image position detection unit 103. Corneal reflection image position (first
Purkinje image) and pupil center information from the pupil center detection unit 102, a visual axis calculation unit 105 calculates the direction of the line of sight using the method shown in FIG. The signals from ~70 are sent to the pupil edge detection unit 101,
A signal selection unit 106 selectively outputs to the corneal reflected image position detection unit 103 determines the storage time length of each photoelectric conversion storage unit of the solid-state image sensor 51 from the count values from the first to third latch circuits 57 to 59. This is an accumulation time length determining section.

すなわち、蓄積時間長判定部106は第1〜第3ラツチ
回路57〜59にラッチされているカウント値に基づき
蓄積時間長の判別を行ない、固体撮像素子の各ラインの
中で、蓄積時間の最も短いラインからの信号を角膜反射
像位置検知部103に入力すべく信号選択部105を制
御して角膜反射像位置の検知を行ない、#積時間の長い
ラインからの信号を瞳孔エツジ検知部101に出力すべ
く信号選択部105を制御して瞳孔中心位置の検知を行
なう。
That is, the accumulation time length determination unit 106 determines the accumulation time length based on the count values latched in the first to third latch circuits 57 to 59, and determines the accumulation time length of the longest accumulation time in each line of the solid-state image sensor. The signal selection unit 105 is controlled to input the signal from the short line to the corneal reflection image position detection unit 103 to detect the corneal reflection image position, and the signal from the line with the long integration time is input to the pupil edge detection unit 101. The signal selection unit 105 is controlled to detect the center position of the pupil.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、固体撮像素
子からなる複数のラインセンサ上に眼からの反射像を結
像させ、個々のラインセンサ毎に角膜反射像位置、虹彩
と瞳孔の境界や、虹彩輪部の情報を検知、しかも検知さ
れる虹彩と瞳孔の境界や、虹彩輪部の情報は長時間積分
された高S/Nの値であることから、視線の検知を高精
度に得ることができる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, reflected images from the eye are formed on a plurality of line sensors made of solid-state image sensors, and the corneal reflected image position, Information on the boundary between the iris and pupil and the iris limbus is detected, and since the information on the boundary between the iris and the pupil and the iris limbus that is detected is a high S/N value that is integrated over a long period of time, This has the effect of allowing highly accurate detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による視線検知装置の一実施例を有する
カメラの光学ブロック図、第2図は眼球の位置に対応す
る固体撮像素子の水平走査信号を示す図、第3図は固体
撮像素子の1例を示すブロック図、第4図(A)はその
視線検知装置の制御装置の1例を示すシステムブロック
図、第4図(B)はその視線演算処理回路の詳細を示す
ブロック図、第5図(八) 、 CB) は固体撮像素
子からの出力波形の1例を示す図、第6図は角膜反射像
と瞳孔中心を用いて視線の検知を行なう従来の視線検知
装置の概略図である。 7・・・ビームスプリッタ− 8・・・投光レンズ、 9・・・受光レンズ、 10・・・赤外LED、 12・・・目(眼球)。 第1図 土上序〉 第3図
Fig. 1 is an optical block diagram of a camera having an embodiment of the line of sight detection device according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing horizontal scanning signals of a solid-state image sensor corresponding to the position of the eyeball, and Fig. 3 is a diagram showing the solid-state image sensor. 4(A) is a system block diagram showing an example of the control device of the visual line detection device, FIG. 4(B) is a block diagram showing details of the visual line calculation processing circuit, Figure 5 (8), CB) is a diagram showing an example of an output waveform from a solid-state image sensor, and Figure 6 is a schematic diagram of a conventional gaze detection device that detects gaze using a corneal reflection image and the center of the pupil. It is. 7... Beam splitter 8... Light emitting lens, 9... Light receiving lens, 10... Infrared LED, 12... Eye (eyeball). Figure 1 Ground sequence〉 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 眼を照射する照明手段と、該照明手段により照明さ
れた眼からの反射光でプルキンエ像位置及び眼の他の組
織の像位置を検知する固体撮像素子からなる像検知手段
と、該像検知手段で検知したプルキンエ像位置と眼の他
の組織の像位置との相対関係から視線方向を検知する視
線演算手段と、該固体撮像素子の蓄積時間を制御する蓄
積時間制御手段とを備え、 該像検知手段は画像情報のピーク値をリアルタイムに出
力する方式のラインセンサを該反射光の光軸に対し直交
方向に複数並設した構造とし、また該蓄積時間制御手段
は、該像検知手段の各ラインセンサにおける画像の蓄積
開始から画像情報のピーク値が一定値に達するまで各ラ
インセンサ毎に画像の蓄積を行なわせると共に、各ライ
ンセンサ毎の蓄積時間を検知し、検知した蓄積時間に基
づいて各ラインセンサで検知すべき画像情報の選択を行
なうことを特徴とする視線検知装置。
[Scope of Claims] 1. Image detection comprising an illumination means that illuminates the eye, and a solid-state image sensor that detects the Purkinje image position and the image position of other tissues of the eye using the light reflected from the eye illuminated by the illumination means. means, a line-of-sight calculation means for detecting a line-of-sight direction from the relative relationship between the Purkinje image position detected by the image detection means and the image position of other tissues of the eye, and an accumulation time control unit for controlling the accumulation time of the solid-state image sensor. The image detection means has a structure in which a plurality of line sensors for outputting the peak value of image information in real time are arranged in parallel in a direction perpendicular to the optical axis of the reflected light, and the accumulation time control means includes: , causing each line sensor to accumulate images from the start of image accumulation in each line sensor of the image detection means until a peak value of image information reaches a certain value, and detecting the accumulation time for each line sensor; A line of sight detection device that selects image information to be detected by each line sensor based on the detected accumulation time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5182443A (en) * 1990-09-29 1993-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus having visual axis detector and determining whether eyeglasses are worn
US5541400A (en) * 1992-10-29 1996-07-30 Canon Kabushiki Kaisha Accumulation control apparatus for photoelectric conversion element and visual axis detection apparatus using the element
US5855368A (en) * 1996-12-20 1999-01-05 Bell & Howell Mail Processing Systems Extension apparatus and method

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