JPH06138369A - 視線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファインダー光学系の光軸と、視線検出光学
系の光軸とを簡単な構成で高精度に位置合わせできるよ
うにすることを目的とする。 【構成】 接眼ホルダー１５には、接眼レンズ１２と照
明用の発光ダイオード１３（１３ａ〜１３ｆ）を取り付
け、プリズムホルダー１６にはダイクロプリズム１４、
バンドパスフィルター６３、絞り６４、結像レンズ６
５、イメージセンサー６６を取り付け、プリズムホルダ
ー１６を接眼ホルダー１５に固定できるようにしてい
る。

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に関し、特
に撮影系による被写体像が形成されている観察面（ピン
ト面）上のファインダー系を介して観察者（撮影者）が
観察している注視点方向の軸、いわゆる視線（視軸）
を、観察者の眼球面上を照明したときに得られる眼球の
反射像を利用して検出し、各種の撮影操作等に供するよ
うにした視線検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より観察者が観察面上のどの位置を
観察しているかを検出する、いわゆる視線（視軸）を検
出する装置（例えばアイカメラ）が種々提案されてい
る。

【０００３】例えば特開平１−２７４７３６号公報にお
いては、光源からの平行光束を観察者の眼球の前眼部へ
投射し、角膜からの反射光による角膜反射像と瞳孔の結
像位置を利用して視軸を求めている。

【０００４】図１２は視線検出方法の原理説明図、図１
３（Ａ），（Ｂ）は図１２のイメージセンサー２１４面
上に投影される眼球像と、イメージセンサー２１４から
の出力強度の説明図である。

【０００５】次に図１２、図１３（Ａ），（Ｂ）を用い
て視線検出方法について説明する。各赤外発光ダイオー
ド２１３ａ，２１３ｂは受光レンズ２１２の光軸アに対
してＸ方向に略対称に配置され、各々撮影者の眼球を発
散照明している。

【０００６】赤外発光ダイオード２１３ｂより放射され
た赤外光は、眼球２１５の角膜２１６を照明する。この
とき角膜２１６の表面で反射した赤外光の一部による角
膜反射像ｄは受光レンズ２１２により集光されイメージ
センサー２１４上の位置ｄ’に再結像する。

【０００７】同様に赤外発光ダイオード２１３ａより放
射された赤外光は眼球の角膜２１６を照明する。このと
き角膜２１６の表面で反射した赤外光の一部による角膜
反射像ｅは受光レンズ２１２により集光されイメージセ
ンサー２１４上の位置ｅ’に再結像する。

【０００８】又、虹彩２１７の端部ａ，ｂからの光束
は、受光レンズ２１２を介してイメージセンサー２１４
上の位置ａ’，ｂ’に該端部ａ，ｂの像を結像する。受
光レンズ２１２の光軸（光軸ア）に対する眼球２１５の
光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩２１７の端部ａ，
ｂのＸ座標をＸ_a ，Ｘ_b とすると、瞳孔２１９の中心位
置ｃの座標Ｘ_c は Ｘ_c ≒（Ｘ_a ＋Ｘ_b ）／２ と表わされる。

【０００９】又、角膜反射像ｄおよびｅの中点のＸ座標
と角膜２１６の曲率中心ＯのＸ座標Ｘ_O とは一致するた
め、角膜反射像の発生位置ｄ，ｅのＸ座標をＸ_d ，
Ｘ_e 、角膜２１６の曲率中心Ｏから瞳孔２１９の中心Ｃ
までの標準的な距離をＬ_OCとし、距離Ｌ_OCに対する個人
差を考慮する係数をＡ１とすると、眼球光軸イの回転角
θは、 （Ａ１＊Ｌ_OC）＊ｓｉｎθ≒Ｘ_c −（Ｘ_d ＋Ｘ_e ）／２ ・・・（１） の関係式を略満足する。このため視線演算処理装置にお
いて図１３（Ｂ）のごとくイメージセンサー上の一部に
投影された各特徴点（角膜反射像ｄ，ｅおよび虹彩の端
部ａ，ｂ）の位置を検出することにより、眼球の光軸イ
の回転角θを求めることができる。このとき（１）式
は、 β（Ａ１＊Ｌ_OC）＊ｓｉｎθ≒（Ｘ_a ’＋Ｘ_b ’）／２ −（Ｘ_d ’＋Ｘ_e ’）／２ ・・・（２） とかきかえられる。但し、βは受光レンズ２１２に対す
る眼球の位置により決まる倍率で、実質的には角膜反射
像の間隔｜Ｘ_d ’−Ｘ_e ’｜の関数として求められる。
眼球２１５の回転角θは θ≒ＡＲＣＳＩＮ｛（Ｘ_c ’−Ｘ_f ’）／β／（Ａ１＊Ｌ_OC）｝・・（３） とかきかえられる。但し Ｘ_c ’≒（Ｘ_a ’＋Ｘ_b ’）／２ Ｘ_f ’≒（Ｘ_d ’＋Ｘ_e ’）／２ である。ところで撮影者の眼球の光軸イと視軸とは一致
しないため、撮影者の眼球の光軸イの水平方向の回転角
θが算出されると眼球の光軸と視軸との角度補正δをす
ることにより撮影者の水平方向の視線θＨは求められ
る。眼球の光軸イと視軸との補正角度δに対する個人差
を考慮する係数をＢ１とすると、撮影者の水平方向の視
線θＨは θＨ＝θ±（Ｂ１＊δ） ・・・（４） と求められる。ここで符号±は、撮影者に関して右への
回転角を正とすると、観察装置をのぞく撮影者の目が左
目の場合は＋、右目の場合は−の符号が選択される。

【００１０】又、同図においては撮影者の眼球がＺ−Ｘ
平面（例えば水平面）内で回転する例を示しているが、
撮影者の眼球がＺ−Ｙ平面（例えば垂直面）内で回転す
る場合においても同様に検出可能である。ただし、撮影
者の視線の垂直方向の成分は眼球の光軸の垂直方向の成
分θ’と一致するため垂直方向の視線θＶは θＶ＝θ’ となる。更に視線データθＨ，θＶより撮影者が見てい
るファインダー視野内のピント板上の位置（Ｘ_n ，
Ｙ_n ）は Ｘ_n ≒ｍ＊θＨ ≒ｍ＊〔ＡＲＣＳＩＮ｛Ｘ_c ’−Ｚ_f ’）／β／（Ａ１＊Ｌ_OC）｝ ±（Ｂ１＊δ）〕 ・・・（５） Ｙ_n ≒ｍ＊θＶ と求められる。ただし、ｍはカメラのファインダー光学
系で決まる定数である。ここで撮影者の眼球の個人差を
補正する係数Ａ１，Ｂ１の値は撮影者にカメラのファイ
ンダー内の所定の位置に配設された指標を固視してもら
い、該指標の位置と（５）式に従い算出された固視点の
位置とを一致させることにより求められる。

【００１１】なお、撮影者の視線および注視点を求める
演算は、前記各式に基づき視線演算処理装置のマイクロ
コンピュータのソフトで実行している。

【００１２】又、視線の個人差を補正する係数は通常観
察者の眼球の水平方向の回転に対応するものであるた
め、カメラのファインダー内の配設される二つの視標は
観察者に対して水平方向になるように設定されている。

【００１３】視線の個人差を補正する係数が求まり、
（５）式を用いてカメラのファインダーを覗く観察者の
視線のピント板上の位置を算出し、その視線情報を撮影
レンズの焦点調節あるいは露出制御等に利用している。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】ところで視線検出
装置においては、眼球の微少な動き、例えば移動（シフ
ト）や回転を検出することが必要であり、特にファイン
ダー光学系の光軸と視線検出光学系（受光手段の光学
系、照明手段の光学系）の光軸とを合わせることが重要
となっている。

【００１５】このため、各光学系の光学部品や、それを
保持する機構部品の精度自体を非常に厳しい精度に抑え
る必要があり、製造コストや部品供給（歩留り）に問題
を生じていた。

【００１６】さらにカメラ等の精密光学機器に搭載する
ためには、光電変換素子の大きさや視線検出装置自体の
大きさをなるべくコンパクトにする必要があるため、眼
球に対する結像レンズによる眼球像の倍率をできるだけ
小さく、例えばβ＝１／１０倍といった倍率にする必要
がある。このような要求を満足させるには、光電変換素
子の位置を正確に所定位置に合わせる、例えば光軸を光
電変換素子の中心に合わせるために、前述のように各部
品に精度が要求される。

【００１７】一方、照明手段、受光手段およびファイン
ダー手段を備えた視線検出装置において、観察者が眼鏡
を装着していた場合、眼鏡レンズの表面で反射した反射
像がファインダー手段の接眼レンズ又は光路分割部材の
表面で再反射してこれが光源となって再度眼鏡レンズの
表面に反射しゴースト像となり前述の視線検出原理にて
説明した角膜反射像とほぼ同じ位置に発生することがあ
り視線検出が不能となる問題点が発生していた。

【００１８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、個々の部品精度にとらわれることな
く観察光学系の光軸と、視線検出系の光軸とを簡単な構
成で一致させることができる視線検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】また、眼鏡装着者でも安定した視線検出を
行なうことができる視線検出装置を提供することを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための構成は、特許請求の範囲に記載した通りで、照明
手段により観察者の眼球を照明し、該眼球の反射像を受
光手段にて受光し、眼球の光軸の回転角を検出して観察
者の視線方向を検出する視線検出光学系をファインダー
視野を観察するためのファインダー手段を有する観察光
学系の一部に配置した視線検出装置において、少なくと
も該照明手段と該ファインダー手段とを保持する第１の
ホルダーと、少なくとも該受光手段を保持する第２のホ
ルダーとを有し、該第１のホルダーと該第２のホルダー
とを一体的に結合し、あるいは予め一体に形成したこと
により、精度よく視線検出装置を構成する各手段を組み
付けることができる。

【００２１】また、照明手段により観察者の眼球を照明
し、該眼球の反射像を受光手段にて受光し、眼球の光軸
の回転角を検出して観察者の視線方向を検出する視線検
出光学系をファインダー視野を観察するためのファイン
ダー手段を有する観察光学系の一部に配置した視線検出
装置において、該ファインダー手段の入射面あるいは射
出面の両面あるいは一方の面に、可視光領域の反射率よ
りも、照明手段の照明光の反射率を低くする反射防止コ
ーティングを施したことにより、照明手段による反射ゴ
ーストを抑え、眼鏡装着者でも安定した視線検出を可能
とする。

【００２２】

【実施例】図１〜図１１は本発明の一実施例で、図１は
本発明を有効に実施できる一眼レフカメラの概略図、図
２はファインダー視野図である。各図において、１は撮
影レンズで便宜上２枚レンズで示したが、実際はさらに
多数のレンズから構成されていることは周知の通りであ
る。２は主ミラーで、観察状態と撮影状態に応じて撮影
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はシャッター、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である。

【００２３】６は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および６ｃ、２次結像レンズ
６ｄ、絞り６ｅ、複数のＣＣＤからなるラインセンサー
６ｆ等から構成されている周知の位相差方式の焦点検出
装置で、図２に示すように観察画面内の複数の領域（５
箇所）を焦点検出可能なように構成されている。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
ァインダー光路変更用のペンタダハプリズム、９，１０
は観察画面内の被写体輝度を測定するための結像レンズ
と測光センサーで、結像レンズはペンタダハプリズム８
内の反射光路を介してピント板７と測光センサーを共役
に関係付けている。

【００２４】次にペンタダハプリズム８の射出面後方に
は本発明によるところの視線検出装置１１がユニット化
されて配置している。ここでは、この視線検出装置１１
については概略を述べるにとどめる。

【００２５】まず接眼レンズ１２が観察者側に配され、
観察者眼１６によるピント板７の観察に使用される。ペ
ンタダハプリズム８と接眼レンズ１２との間には光分割
器１４が配され、これ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プリズムからなり、ここでは図
示しない紙面上垂直方向に配置された受光レンズと、Ｃ
ＣＤ等の光電素子列を２次元的に配したイメージセンサ
ーに赤外光のみを導き、観察者眼１６の眼球像を検出す
るようになっている。

【００２６】１３ａ〜１３ｆは照明光源であるところの
赤外発光ダイオードで、接眼レンズ１２の回りに、光軸
に対して左右対称に配置されている。１５は接眼ホルダ
ー、１６はプリズムホルダーでこれら視線検出装置を構
成する部材について後述詳細に説明する。

【００２７】２１は明るい被写体の中でも視認できる高
輝度ＬＥＤで、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
リズムアレー７ａで垂直方向に曲げられ、ペンタダハプ
リズム８、光分割器１４、接眼レンズ１２を通って撮影
者の目に達する。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５つの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２に示したファインダー視野
図から分かるように、各々の測距点マーク２００，２０
１，２０２，２０３，２０４がファインダー視野内で光
り、焦点検出領域（測距点）を表示させることができる
ものである（以下これをスーパーインポーズ表示とい
う）。

【００２８】２３はファインダー視野領域を形成する視
野マスク、２４はファインダー視野外に撮影情報を表示
するためのファインダー内ＬＣＤで、照明用ＬＥＤ（Ｆ
−ＬＥＤ）２５によって照明され、ＬＣＤ２４を透過し
た光が三角プリズム２６によってファインダー内に導か
れ、図２の２０７で示したようにファインダー画面外に
表示され、撮影者は撮影情報を知ることができる。２７
はカメラの姿勢を検知する公知の水銀スイッチである。

【００２９】３１は撮影レンズ１内に設けた絞り、３２
は後述する絞り駆動回路１１１を含む絞り駆動装置、３
３はレンズ駆動用モーター、３４は駆動ギヤ等からなる
レンズ駆動部材、３５はフォトカプラーでレンズ駆動部
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。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ーを所定量駆動させ、撮影レ
ンズ１を合焦位置に移動させるようになっている。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。

【００３０】図３は本実施例のカメラに内蔵された電気
回路図で、図１と同一のものは同一番号をつけている。
カメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュータの中央処
理装置（以下ＣＰＵ）１００には視線検出回路１０１、
測光回路１０２、自動焦点検出回路１０３、信号入力回
路１０４、ＬＣＤ駆動回路１０５、ＬＥＤ駆動回路１０
６、ＩＲＥＤ駆動回路１０７、シャッター制御回路１０
８、モーター制御回路１０９が接続されている。また撮
影レンズ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。ＣＰＵ１００に付随したＥＥＰ
ＲＯＭ１００ａは視線のキャリブレーションデータの記
憶機能を有している。

【００３１】視線検出回路１０１は、イメージセンサー
（ＣＣＤ−ＥＹＥ）６６からの眼球像の出力をＡ／Ｄ変
換しこの像情報をＣＰＵに送信する。ＣＰＵ１００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
から撮影者の視線を算出する。

【００３２】測光回路１０２は測光センサー１０からの
出力を増幅後、対数圧縮、Ａ／Ｄ変換し、各センサーの
輝度情報としてＣＰＵ１００に送られる。測光センサー
１０は図２に示したファインダー画面内の左側測距点２
００，２０１を含む左領域２１０を測光するＳＰＣ−Ｌ
と、中央の測距点２０２を含む中央領域２１１を測光す
るＳＰＣ−Ｃと、右側の測距点２０３，２０４を含む右
側領域２１２を測光するＳＰＣ−Ｒと、これらの周辺領
域２１３を測光するＳＰＣ−Ａとの４つのフォトダイオ
ードから構成されている。

【００３３】図３のラインセンサー６ｆは、前述の図２
に示すように画面内の５つの測距点２００〜２０４に対
応した５組のラインセンサーＣＣＤ−Ｌ２，ＣＣＤ−Ｌ
１，ＣＣＤ−Ｃ，ＣＣＤ−Ｒ１，ＣＣＤ−Ｒ２から構成
される公知のＣＣＤラインセンサーである。自動焦点検
出回路１０３はこれらラインセンサー６ｆから得た電圧
をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵに送る。ＳＷ−１はレリーズ釦
４１の第一ストロークでＯＮし、測光、ＡＦ、視線検出
動作を開始する測光スイッチ、ＳＷ−２はレリーズ釦の
第二ストロークでＯＮするレリーズスイッチ、ＳＷ−Ａ
ＮＧは水銀スイッチ２７によって検知されるところの姿
勢検知スイッチ、ＳＷ−ＡＥＬはＡＥロック釦４３を押
すことによってＯＮするＡＥロックスイッチ、ＳＷ−Ｄ
ＩＡＬ１とＳＷ−ＤＩＡＬ２は不図示の公知である電子
ダイヤル内に設けたダイヤルスイッチで信号入力回路１
０４のアップダウンカウンターに入力され、電子ダイヤ
ルの回転クリック量をカウントする。

【００３４】１０５は液晶表示素子ＬＣＤを表示駆動さ
せるための公知のＬＣＤ駆動回路で、ＣＰＵ１００から
の信号に従い絞り値、シャッター秒時、設定した撮影モ
ード等の表示をモニター用ＬＣＤ４２とファインダー内
ＬＣＤ２４の両方に同時に表示させることができる。Ｌ
ＥＤ駆動回路１０６は照明用ＬＥＤ（Ｆ−ＬＥＤ）２２
とスーパーインポーズ用ＬＥＤ２１を点灯、点滅制御す
る。ＩＲＥＤ駆動回路１０７は赤外発光ダイオード（Ｉ
ＲＥＤ１〜６）１３ａ〜１３ｆを状況に応じて選択的に
点灯させる。シャッター制御回路１０８は通電すると先
幕を走行させるマグネットＭＧ−１と、後幕を走行させ
るマグネットＭＧ−２を制御し、感光部材に所定光量を
露光させる。モーター制御回路１０９はフィルムの巻き
上げ、巻戻しを行なうモーターＭ１と主ミラー２および
シャッター４のチャージを行なうモーターＭ２を制御す
るためのものである。これらシャッター制御回路１０
８、モーター制御回路１０９によって一連のカメラのレ
リーズシーケンスが動作する。

【００３５】ここで本発明の中心となる視線検出ユニッ
ト１１の構成について詳細に説明する。図４は視線検出
ユニットの各部品の斜視図、図５，図６はそれぞれ視線
検出ユニットの組立状態の断面図と上面図であり、図１
にすでに示されているものには同一の番号を付けて説明
する。

【００３６】接眼レンズ１２は接眼ホルダー１５の凹部
１５ａに挿入され、スペーサー５１を挟んで押え板５２
にてビス６０で取り付けられる。このスペーサー５１
は、接眼レンズ１２の端面のコバやペンタダハプリズム
８側からの迷光を除去する役目も果たしており、これら
によってファインダー手段を構成している。

【００３７】赤外発光ダイオード１３ａ〜１３ｆはフレ
キシブルプリント基板５３に半田付けされ、赤外発光ダ
イオード１３ａ〜１３ｆの外形を保持する保持ケース５
５，５９にそれぞれ納められる。５４は赤外発光ダイオ
ード１３のそれぞれの隣接同士の光もれを防ぐために所
定の開口部５４ａを設けたマスクであり、保持ケース５
５に設けた取り付けダボ５５ａにフレキシブルプリント
基板５３の位置決め穴５３ａを通した後で、取り付けダ
ボに対して圧入寸法となるマスク５４の位置決め穴５４
ｂを圧入することによって取り付けられる。その後保持
ケース５５，５９を接眼ホルダー１５に接着またはビス
６１でビス止めによって取り付けられ、照明光源である
赤外発光ダイオード１３が接眼ホルダー１５に設けた開
口部１５ｂから照明できるようになっている。５６は赤
外発光ダイオード１３の照明領域を制限するための開口
部５６ａを設けた絞りマスクである。これによって接眼
ホルダー１５の開口部１５ｂの端面やその周辺部による
照明光のゴーストを遮閉している。５７，５８は赤外光
のみを透過し、可視光をカットする吸収材料からできて
いる化粧パネルであり、内部構造を外部より見えないよ
うにしている。又絞りマスク５６を化粧パネル５７で挟
み、接眼ホルダー１５に取り付けるようになっている。
これらによって照明手段が構成されている。

【００３８】このように接眼ホルダー１５にはファイン
ダー手段と照明手段を構成される部材がすべて保持され
るようになっている。このように一つの部材に組み込ん
でいるためにファインダー光軸７１に対して赤外発光ダ
イオード１３は組み込むだけで左右対称に精度良く配置
することができている。

【００３９】次にダイクロプリズム１４は略三角プリズ
ム１４ａと台形プリズム１４ｂを張り合わせて一体構成
されており、張り合わせ面１４ａ−１または１４ｂ−１
のいずれかの面にダイクロイックミラーが蒸着されてい
る。ペンタダハプリズム８側の入射面１４ａ−２から入
ってきた可視光は、そのままダイクロイックミラーを透
過して接眼レンズ１２を通して、観察者はピント板７上
に撮影レンズ１によって結像された被写体像を見ること
ができる。

【００４０】赤外発光ダイオード１３によって照明さ
れ、観察者の眼球で反射された赤外光は、前述の可視光
とは逆に、接眼レンズ１２を通過し、ダイクロプリズム
１４の接眼レンズ１２側の入射面１４ｂ−２を通り、ダ
イクロイックミラーにて反射する。ここでダイクロイッ
クミラーは眼球からのいずれの赤外反射光もダイクロイ
ックミラー１４−１，１４ａ−１で反射し、次に入射面
１４ｂ−２にて全反射するように、ファインダー光軸と
の角度Ａを設定している。この角度Ａを立てる（大きく
する）とダイクロプリズム１４の厚みが薄くなり、カメ
ラをコンパクトに設計できるが、入射面１４ｂ−２にて
全反射することができなくなり、逆に角度Ａをねかす
（小さくする）とカメラが大きくなってしまい、約５５
度から６０度が適当である。

【００４１】このダイクロプリズム１４はプリズムホル
ダー１６に設けた３カ所の付き当てダボ１６ａに、面１
４ａ−３と１４ｂ−２を図６に示すように付き当てて接
着し、位置精度を出すようにしている。６２はダイクロ
プリズム１４のコバを隠したり、ペンタダハプリズム８
からの迷光を遮光するために設けたファインダーマスク
で、プリズムホルダー１６に設けた２カ所のダボ１６ｂ
に取り付け穴６２ａを引っかけて取り付けている。プリ
ズムホルダー１６のダイクロプリズム１４の射出面１４
ｂ−３の近傍に設けた凹部１６ｃにはバンドパスフィル
ター６３が接着されている。このフィルター６３はほぼ
赤外発光ダイオードの発光スペクトルの波長近傍のみを
透過して、できるだけ外光成分をカットする役目を果た
している。

【００４２】６４は眼球像を検出するイメージセンサー
６６に所定の光量と結像特性を導くために所定の開口径
をもつ絞り、６５は眼球像をイメージセンサーに結像さ
せるための受光レンズである。このようにして、眼球か
らの反射光はダイクロイックプリズム１４の入射面１４
ｂ−２で全反射した後、射出面１４ｂ−３を経てバンド
パスフィルター６３、絞り６４を通り、受光レンズ６５
にてイメージセンサー６６上に結像されることとなる。
６７はイメージセンサー６６と視線検出回路をなすＩＣ
を実装したフレキシブルプリント基板で、その一方に設
けたくし歯状接続端子６７ａを図３のＣＰＵ１００が実
装された図示しないメインフレキシブルプリント基板に
半田付するようになっている。

【００４３】絞り６４、受光レンズ６５はプリズムホル
ダー１６の凹部１６ｄの底面１６ｅに絞り６４、受光レ
ンズ６５の順に組み込み、受光レンズ６５をプリズムホ
ルダー１６に設けた取付ダボ１６ｆ（破線で示す）と接
着することによって固定する。その後イメージセンサー
６６は受光レンズ６５の後面より所定の寸法位置に精度
良くつくられたプリズムホルダー１６の□状の平面１６
ｇに接着され、プリズムホルダー１６に保持されること
になる。このイメージセンサー６６の接着の際には、図
７に示すような位置調整用ピンホールチャート８０を用
いて、その位置を決定する。まずピンホールチャートの
中央に設けたピンホール８０ａを図６に示すファインダ
ー光軸７１上に図示しない公知の工具にて配置し、イメ
ージセンサー６６の中心画素にこのピンホール８０ａの
像出力が現われるように図示しない治具にてイメージセ
ンサーを移動させる。

【００４４】次に図４に示すように、イメージセンサー
６６の取付平面１６ｇにおいて、水平方向をＸ方向、垂
直方向をＹ方向とすると、イメージセンサー６６の画素
配列が水平方向が読み出し方向であれば、ピンホール８
０ｂ，８０ｃの像出力が１ライン上にほぼ同一程度の出
力値であらわれるように、Ｘ，Ｙ方向のイメージセンサ
ー６６の傾きを中心画素を中心に取付平面１６ｇ上で微
少回転させて調整する。これでダイクロプリズム１４の
タイクロイックミラー１４、バンドパスフィルター６
３、絞り６４、結像レンズ６５、イメージセンサー６６
へと至る受光光学系の光軸７２は、ファインダー光軸７
１と、中心位置および水平，垂直方向の位置合わせが行
なえたことになる。そしてこの位置で治具を固定し、取
付平面１６ｇとイメージセンサー６６のスキ間に接着剤
を流し込み、イメージセンサー６６をプリズムホルダー
１６に保持する。以上のようにしてプリズムホルダー１
６には受光手段として構成する、主要部材であるダイク
ロプリズム１４、バンドパスフィルター６３、絞り６
４、受光レンズ６５、イメージセンサー６６のすべてが
保持されるようになっている。

【００４５】したがって、一つの部材にすべてを組み込
んでいるために、部品相互間の位置精度が出やすい構造
となっているのである。またダイクロプリズム１４や結
像レンズ６５が傾いたりズレていた場合でも、同一部材
であるプリズムホルダー１６に取り付けるイメージセン
サー６６の位置調整を行なうことで受光光学系の光軸を
容易に合わせることができるようになっている。

【００４６】最後に視線検出ユニット１１はファインダ
ー手段と照明手段を構成する部材を保持した接眼ホルダ
ー１５と受光手段を構成する部材を保持したプリズムホ
ルダー１６を結合することによって完成する。接眼ホル
ダー１５に形成した２ケ所の位置決めダボ１５ｃに、プ
リズムホルダー１６に設けた位置決め穴１６ｈを通し、
ビス６８にて固定される。これによってファインダー光
軸７１と受光光学系の光軸７２を、赤外発光ダイオード
１３のＸ方向の中心位置が精度良く合うようになる。ま
た、接眼ホルダー１５とプリズムホルダー１６とが結合
したことによって、視線検出ユニット１１は、視線検出
に必要な機能をＣＰＵを除いてすべて保持することにな
り、視線検出の機能をカメラ本体（図示せず）に取付け
ずに調整や機能のチェックを行なうことができる。

【００４７】例えばイメージセンサーの出力調整やダー
ク出力、ビットムラのチェック、赤外発光ダイオードの
出力チェックおよび調整等がユニット状態で行なえる。
このため、製造工程上、完成品（ボディ組込後）の歩留
りを上げるのに有効である。また、視線検出機能が故障
した場合も視線検出ユニット１１を交換するだけで修理
が終わり、サービス上の手間も軽減される。また、接眼
ホルダー１５とプリズムホルダー１６を分離することも
できるため、例えば接眼レンズ１２とダイクロプリズム
１４の間にゴミが混入し、ファインダーから撮影者が見
えてしまうような場合も、簡単に分離して清掃修理する
ことが可能となっている。

【００４８】本実施例において接眼ホルダー１５とプリ
ズムホルダー１６に各々視線検出装置を構成する部材を
分離して配置したが、両者を一体化したホルダーを作成
し、すべてをこれに組み込むように構成することも勿論
可能である。

【００４９】次に以上示したような接眼レンズ１２とフ
ァインダー光学系と受光光学系を分割する光分割器であ
るダイクロプリズム１４を備えた視線検出装置において
特有な問題点である眼鏡レンズの表面によって発生した
ゴースト像（反射像）の対策について説明する。

【００５０】図８は眼鏡レンズの表面によるゴースト像
の発生する経路について示した図で、視線検出装置の構
成部材の中で説明に必要なものだけを図示している。１
２は接眼レンズ、１３は赤外発光ダイオードを１４はダ
イクロプリズムを示していることは図１と同じである。
８１は撮影者の眼鏡レンズを示している。まず一般的に
眼鏡によって発生するゴースト像は、光路９１ａ，９１
ｂで示すように、赤外発光ダイオードＢから発光した赤
外光が眼鏡レンズの第１面８１ａに反射して発生するも
のと、光路９２ａ，９２ｂで示すように眼鏡レンズ８１
の第２面８１ｂに反射して発生するものがある。この時
の眼球像の様子を図９の（ａ）に示す。図９の（ａ）に
おいて、８２は虹彩部の像、８３は瞳孔部の像、８４
ａ，８４ｂは一対の赤外発光ダイオードによる角膜反射
像である。８５ａ，８５ｂは眼鏡レンズ８１の第１面８
１ａによるゴースト像、８６ａ，８６ｂは眼鏡レンズ８
１の第２面８１ｂによるゴースト像である。これら、眼
鏡レンズ表面を１回反射することによって発生するゴー
スト像は赤外発光ダイオード１３のレイアウトを工夫す
ることで角膜反射像８４ａ，８４ｂとは重なることはな
く、又強度も強く、大きさも大きいために角膜反射像８
４ａ，８４ｂとは検出アルゴリズムにおいて差別化する
ことが可能であり検出を間違えないようになっている。

【００５１】ところで一般的に眼鏡レンズには単層又は
多層膜コーティングの反射防止コーティングがなされて
いるが、特殊なコーティングの中には赤外光の反射率が
非常に高いものがあり、又ミラーグラスのような眼鏡も
当然反射率が高くなっている。

【００５２】このような眼鏡においては、眼鏡レンズ表
面での反射光が非常に強いために視線検出装置の接眼レ
ンズ１２やダイクロプリズム１４の表面で一度反射し再
度撮影者側に照明され、もう一度眼鏡表面で反射してゴ
ースト像を発生させている。図８（ｂ）は前述のゴース
ト像の発生する経路の一部を示したもので、まず光路９
３で示すように赤外発光ダイオード１３から発生した赤
外光が眼鏡レンズ８１の第１面８１ａに一度反射した後
に接眼レンズ入射面１２ａに反射し、再度眼鏡レンズ８
１の第１面８１ａに反射して、接眼レンズ１２、ダイク
ロプリズム１４を通り結像レンズ６５にてイメージセン
サー６６にゴースト像として発生するものである。同様
に光路９４（破線）にて示すように、接眼レンズ１２を
透過し射出面１２ｂに反射して再度眼鏡レンズ８１の第
１面８１ａに反射して発生するものと、光路９５にて示
すようにダイクロプリズム１４の入射面１４ｂ−２に反
射して再度眼鏡レンズ８１に反射して発生するものがあ
る。

【００５３】図８（ｂ）においては説明上光路９３，９
４は図面右側図示の発光ダイオード１３ａからの光路
を、光路９５は左側図示の発光ダイオード１３ｂからの
光路のみを示しているが、これらは当然ファインダー光
軸７１に対して左右対称に存在し、眼鏡レンズ８１を２
回反射することによって発生するゴーストは合計６個と
なる。この時の眼球像の様子を図９（ｂ）に示す。図９
（ａ）と同一番号の説明は省略する。

【００５４】８７ａ，８７ｂは光路９３によるゴースト
像、８８ａ，８８ｂは光路９４によるゴースト像、８９
ａ，８９ｂは光路９５によるゴースト像を示している。
これら８７ａ〜８９ｂのゴースト像は前述の眼鏡レンズ
の１回反射によるゴースト像８５ａ〜８６ｂとは異な
り、検出すべき角膜反射像８４ａ，８４ｂの近傍に発生
しかつくり返し反射により強度が弱まり、大きさも角膜
反射像とまぎらわしい大きさとなっている。そのため、
このゴースト像によって角膜反射像の検出を間違えてし
まうといった問題が発生している。

【００５５】この眼鏡レンズでの２回反射によるゴース
ト像８７ａ〜８９ｂの強度について具体的に説明する。
接眼レンズ１２およびダイクロプリズムの表面反射率を
４〜５％とすると、まず眼鏡レンズでの１回反射による
ゴースト像８４ａ〜８５ｂは一般の眼鏡レンズでは角膜
反射像の強度を１とすると、約２０〜５０倍の強度があ
り、イメージセンサーの出力レベルは完全に飽和してし
まう。しかし２回反射によるゴーストの強度は角膜反射
像に対して１／１０以下となり角膜反射像の検出として
問題はない。

【００５６】ところが前述のような特殊コーティングや
ミラーレンズの眼鏡レンズでは２回反射によるゴースト
強度は角膜反射像に対して１／１０〜６／１０程度の強
度となり角膜反射像の検出を間違えてしまうのである。

【００５７】ここで、本実施例において、図１０で示す
反射特性を呈する多層干渉膜の表面コーティングを接眼
レンズ１２の入射面１２ａ、射出面１２ｂ、ダイクロプ
リズム１４の入射面１４ｂ−２の表面に夫々施してい
る。

【００５８】このコーティングは特に反射防止効果を出
すために、発光ダイオードの波長領域である近赤外域
（約８００〜１０００ｎｍ）の反射率を特に低下させ、
結果的に可視領域（４００〜７００ｎｍ）よりも低く抑
えることができた。

【００５９】これによって、眼鏡の２回反射によるゴー
スト像８７ａ〜８９ｂは強度上１／１０以下となり、安
定して角膜反射像を検出することができる。

【００６０】以上のことから、反射防止コーティング
は、接眼レンズ１２の入射面、射出面、ダイクロプリズ
ムの入射面の全てに施すことはなく、要は、近赤外領域
の反射率を可視領域の反射率よりも低くすればよい。

【００６１】眼鏡の２回反射によるゴースト像を低減す
る手段として他の実施例を説明する。図１１は接眼レン
ズに用いることが可能であるモールド材料（アクリル樹
脂に赤外域吸収染料を含有した材料）の透過率特性を示
したもので、赤外発光ダイオードの波長域８８０ｎｍ近
傍のみ透過率を３０〜４０％程度に低下させており、可
視領域は約９０％以上の透過率特性をもつ材料である。
角膜反射像８４ａ，８４ｂは接眼レンズ１２を１回透過
するだけであるが、光路９４，９５で示す眼鏡の２回反
射によるゴースト像８８ａ〜８９ｂは接眼レンズ１２を
２回透過するため、角膜反射像との相対強度差はこの１
回通過する分だけ約１／３〜２／５程強度が低下するこ
ととなり、ゴースト強度の低減に効果的である。イメー
ジセンサーに到達する光量はこの材料を使用することに
よって透過率分だけ低下するが、これはイメージセンサ
ーの蓄積時間を長くしたり、増幅率大きくすることによ
って同様の眼球像（角膜反射像の強度）が得られ、相対
的にゴースト像の強度のみ低下することとなる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
照明手段とファインダー手段を保持するための第１のホ
ルダーと、少なくとも受光手段を保持する第２のホルダ
ーを備え、第１のホルダーと第２のホルダーを結合ある
いは予め一体成形することによって、視線検出に必要な
照明手段、受光手段、ファインダー手段を一体的に構成
し、精度よく各手段を組み付けることができ、部品の精
度にとらわれない安価でコンパクトな視線検出装置を提
供できるといった効果がある。

【００６３】またファイダー手段の光学部品表面に照明
手段の少なくとも波長領域の反射ゴーストを低減する手
段を構じることによって、どのような眼鏡装着者でも安
定した視線検出を行なうことができ、検出能力を向上さ
せるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を有効に実施することができるカメラの
一実施例を示す断面図。

【図２】図１のファインダー視野図。

【図３】図１のカメラの制御ブロック図。

【図４】図１のカメラに装備される視線検出ユニットの
一実施例を示す分解斜視図。

【図５】図４の視線検出ユニットの断面図。

【図６】図４の視線検出ユニットの上面図。

【図７】位置調整用ピンホールチャート。

【図８】ゴースト像の発生経路を示す図。

【図９】眼球図。

【図１０】反射防止コーティングの特性図。

【図１１】透過率の特性図。

【図１２】視線検出方法の原理を説明する図。

【図１３】眼球とイメージセンサー出力郡の関係を示す
図。

【符号の説明】

１…撮影レンズ ２…主ミラー ６…焦点検出装置 ６ｆ…イメージ
センサー ７…ピント板 １０…測光セン
サー １１…視線検出ユニット １２…接眼レン
ズ １３…赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ） １４…ダイクロプリズム １５…接眼ホル
ダー １６…プリズムホルダー ２１…スーパー
インポーズ用ＬＥＤ ２４…ファインダー内ＬＣＤ ２５…照明用Ｌ
ＥＤ ２７…水銀スイッチ ３１…絞り ５４…マスク ５６…絞りマス
ク ５７，５８…化粧パネル ６３…バンドパ
スフィルター ６４…絞り ６５…結像レン
ズ ６６…イメージセンサー（ＣＣＤ−ＥＹＥ） ７１…ファインダー光軸 ７２…受光光学
系光軸 ８４ａ，８４ｂ…角膜反射像 ８５，８６，８７，８８，８９…眼鏡レンズの反射像
（ゴースト像） １００…ＣＰＵ １０１…視線検
出回路 １０３…焦点検出回路 １０４…信号入
力回路 １０５…ＬＣＤ駆動回路 １０６…ＬＥＤ
駆動回路 １０７…ＩＲＥＤ駆動回路 １１０…焦点調
節回路 ２００〜２０４…測距点マーク（キャリブレーション視
標） ２１５…眼球 ２１６…角膜 ２１７…虹彩

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/02 7139−2Ｋ 7316−2Ｋ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明手段により観察者の眼球を照明し、
   該眼球の反射像を受光手段にて受光し、眼球の光軸の回
   転角を検出して観察者の視線方向を検出する視線検出光
   学系をファインダー視野を観察するためのファインダー
   手段を有する観察光学系の一部に配置した視線検出装置
   において、 少なくとも該照明手段と該ファインダー手段とを保持す
   る第１のホルダーと、少なくとも該受光手段を保持する
   第２のホルダーとを有し、該第１のホルダーと該第２の
   ホルダーとを一体的に結合したことを特徴とする視線検
   出装置。
2. 【請求項２】 照明手段により観察者の眼球を照明し、
   該眼球の反射像を受光手段にて受光し、眼球の光軸の回
   転角を検出して観察者の視線方向を検出する視線検出光
   学系をファインダー視野を観察するためのファインダー
   手段を有する観察光学系の一部に配置した視線検出装置
   において、 少なくとも該照明手段と該ファインダー手段とを保持す
   る第１のホルダーと、少なくとも該受光手段を保持する
   第２のホルダーとを有し、該第１のホルダーと該第２の
   ホルダーは一体的に形成されていることを特徴とする視
   線検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、受光手段は、
   眼球像を映し出す光電変換素子、結像レンズ、およびフ
   ァインダー光学系と受光光学系との光路を分離する光路
   分割器とから構成していることを特徴とする視線検出装
   置。
4. 【請求項４】 照明手段により観察者の眼球を照明し、
   該眼球の反射像を受光手段にて受光し、眼球の光軸の回
   転角を検出して観察者の視線方向を検出する視線検出光
   学系をファインダー視野を観察するためのファインダー
   手段を有する観察光学系の一部に配置した視線検出装置
   において、 該ファインダー手段の入射面あるいは射出面の両面ある
   いは一方の面に、可視光領域の反射率よりも、照明手段
   の照明光の反射率を低くする反射防止コーティングを施
   したことを特徴とする視線検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、反射防止コーティン
   グは、反射率が２％以下であることを特徴とする視線検
   出装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５において、
   照明手段は赤外発光手段からなり、ファインダー手段
   は、少なくとも接眼レンズを有し、該接眼レンズは赤外
   吸収材料で形成されていて、該照明手段の発光波長域に
   おいて、透過率が２０〜６０％であることを特徴とする
   視線検出装置。