JPH06138376A

JPH06138376A - 視線検出装置

Info

Publication number: JPH06138376A
Application number: JP4312680A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamada; 山田　　晃; Shinichi Hagiwara; 伸一萩原; Yoshiaki Irie; 良昭入江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】眼球部の明るさを正確に検出することがで
き、それによって観察者の視線検出を安定して行うこと
のできる視線検出装置を提供すること。【構成】観察者の眼球を照明する手段と、該眼球の反
射像を検出する受光手段と、観察者がファインダ視野を
観察するために設けたファインダ手段とを備え、該眼球
の反射像を利用して観察者の視線方向を検出する視線検
出装置において、少なくとも該眼球の反射像の検出領域
を少なくとも複数の領域に分割して、該反射像の輝度情
報を検出する輝度検出手段を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は視線検出手段を有した光
学装置に関し、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
を行うようにした視線検出手段を有した光学装置に関す
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。また、本出願人
は、特開平２−６５８３５号において、画像情報を非破
壊に検知できるデバイスにてライン毎の蓄積時間を制御
して角膜反射像や虹彩と瞳孔の境界を安定して精度良く
検出する方法について提案している。

【０００４】図２２は視線検出方法の原理説明図、図２
３（Ａ），（Ｂ）は図２２のイメージセンサ１４面上に
投影される眼球像と、イメージセンサ１４からの出力強
度の説明図である。

【０００５】次に図２２，２３（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
１３ａ，１３ｂは受光レンズ１２の光軸アに対してＺ方
向に略対象に配置され、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１３ｂ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る角膜反射像ｄ
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′に再結像する。

【０００７】同様に赤外発光ダイオード１３ａより放射
された赤外光は眼球の角膜１６を照明する。この時角膜
１６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１２により集光されイメージセンサ１４上
の位置ｅ′に再結像する。

【０００８】また、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
１２の光軸（光軸ア）に対する眼球１５の光軸イの回転
角θが小さい場合、虹彩１７の端部ａ，ｂのＺ座標をＸ
ａ，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。

【０００９】また、角膜反射像ｄ及びｅの中点のＺ座標
と角膜１６の曲率中心ＯのＺ座標Ｚ_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Ｘｄ，Ｘ
ｅ、角膜１６の曲率中心Ｏから瞳孔１９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≒Ｘｃ−（Ｘｄ＋Ｘｅ）／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２３（Ｂ）のごとくイメージセンサ上の一部に投
影された各特徴点（角膜反射像ｄ，ｅ及び虹彩の端部
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≒（Ｘａ′＋Ｘｂ′）／２ −（Ｘｄ′＋Ｘｅ′）／２ …（２）と書き換えられる。但し、βは受光レンズ１２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｜Ｘｄ′−Ｘｅ′｜の関数として求められる。眼
球１５の回転角θは θ≒ＡＲＣＳＩＮ｛（Ｘｃ′−Ｘｆ′）／β／（Ａ１×Ｌ_OC）｝…（３）と書き換えられる。但しＸｃ′≒（Ｘａ′＋Ｘｂ′）／２Ｘｆ′≒（Ｘｄ′＋Ｘｅ′）／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、観察装置を覗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】また、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。但し、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。さらに視線データθＨ，θＶより撮影者が
見ているファインダ視野内のピント板上の位置（Ｘｎ，
Ｙｎ）はＸｎ≒ｍ×θＨ ≒ｍ×［ARCSIN{(Xc′-Xf′)/β/(A1×L)}±(B1×δ)] Ｙｎ≒ｍ×θＶ …（５）と求められる。但し、ｍはカメラのファインダ光学系で
決まる定数である。

【００１１】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。

【００１２】本実施例における撮影者の視線及び注視点
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。

【００１３】また、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内に配設される二つの指標は観
察者に対して水平方向になるように設定されている。

【００１４】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。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
視線検出装置をカメラや望遠鏡等のように屋外でも屋内
でも使用するような光学装置に搭載した場合、観察者の
眼球が外光（太陽光）に照明される時と、全く照明され
ない時があり、眼球像の明るさは大きく変化する。現在
眼球像を検出するイメージセンサのダイナミックレンジ
は屋外での明るさと室内での明るさとの比よりもかなり
狭く、明るさによってイメージセンサの駆動条件を変化
させるいわゆるオートゲインコントロール（ＡＧＣ）を
行う必要がある。そこで、眼球部の明るさをファインダ
近傍に設けたセンサで検出することが提案されている
が、例えば屋外で使用する場合、太陽光が部分的に眼球
の一部を照明したり、また眼鏡装着者においては太陽光
や電灯のような光源の眼鏡での反射光がスポット的に眼
球部を照明したりしていた。その影響のため、眼球部の
明るさを正確に検出することができず、この場合、実際
よりも明るい眼球部であると判断し、オートゲインコン
トロールによって眼球像の像信号出力を小さくしてしま
う。すると、前記の視線検出原理で説明した眼球像の特
徴点、特に虹彩の端部が検出できずに視線検出が行えな
いといった問題点が発生していた。また逆に日陰などで
は一部周囲からの光によってやや明るい部分と、瞼の陰
や、目尻など非常に暗い部分とが存在し、前例とは逆に
暗い部分に影響されて、眼球像の像信号出力を必要以上
に上げてしまい、この場合は特に、外光ノイズが多く増
幅されて、角膜反射像の検出を誤検出するといった問題
が発生していた。

【００１６】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、眼球部の明るさを正確に検出することがで
き、それによって観察者の視線検出を安定して行うこと
のできる視線検出装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、観察者の眼球
を照明する手段と、該眼球の反射像を検出する受光手段
と、観察者がファインダ視野を観察するために設けたフ
ァインダ手段とを備え、該眼球の反射像を利用して観察
者の視線方向を検出する視線検出装置において、少なく
とも該眼球の反射像の検出領域を少なくとも複数の領域
に分割して、該反射像の輝度情報を検出する輝度検出手
段を設けたものである。

【００１８】

【作用】本発明によれば、検出に適切な眼球の反射像が
得られることによって、観察者がどのような環境下にお
いても、安定した視線検出を行えるようにしたものであ
る。

【００１９】

【実施例】図１は本発明を一眼レフカメラに適用したと
きの一実施例の要部概略図、図２は本発明を一眼レフカ
メラに適用した時の後面概略図、図３は図１のファイン
ダ視野内の説明図である。

【００２０】各図において、１は撮影レンズで便宜上２
枚のレンズで示したが、実際はさらに多数のレンズから
構成されている。２は主ミラーで、ファインダ系による
被写体像の観察状態と被写体像の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の
後述する焦点検出装置６へ向けて反射する。４はシャッ
タ、５は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣＣＤやＭ
ＯＳ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。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、複数のＣＣＤ
からなるラインセンサ６ｆ等から構成されている。

【００２１】本実施例における焦点検出装置６は周知の
位相差方式を用いており、図３に示すように観察画面内
（ファインダ視野内）の複数の領域（５箇所）を測距点
として、該測距点が焦点検出可能となるように構成され
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はファインダ光路変更用のペンタプリズム、
９，１０は各々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である。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。

【００２２】次にペンタプリズム８の射出面後方には光
分割器１１ａを備えた接眼レンズ１１が配され、撮影者
眼１５によるピント板７の観察に使用される。光分割器
１１ａは、例えば可視光を透過し赤外光を反射するダイ
クロクイックミラーより成っている。

【００２３】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眼１５の瞳孔近傍
と共役になるように配置されている。１３ａ〜１３ｆは
各々照明光源であるところの赤外発光ダイオードで、図
２に示すように接眼レンズ１１の回りに配置されてい
る。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、発光された光は投光用プ
リズム２２を介し、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、ペンタプリズム８、接眼レンズ１１を通って撮
影者眼１５に達する。

【００２４】そこでピント板７の焦点検出領域に対応す
る複数の位置（測距点）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，ＬＥＤ−Ｃ，ＬＥＤ−Ｒ１，ＬＥＤ−Ｒ２とす
る）によって照明する。

【００２５】これによって、図３に示したファインダ視
野から分かるように、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）。

【００２６】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。ＬＣＤ２４を透過し
た光は三角プリズム２６によってファインダ視野内に導
かれ、図３の２０７で示したようにファインダ視野外に
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。

【００２７】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、３４は駆動ギヤ等からなるレ
ンズ駆動部材、３５はフォトカプラでレンズ駆動部材３
４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。

【００２８】図４は、本発明のカメラに内蔵された電気
回路図の説明図である。図１と同一のものは同一符号を
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、モータ制御回路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１１
０、絞り駆動回路１１１とは図１で示したマウント設定
３７を介して信号の伝達がなされる。

【００２９】ＣＰＵ１００に付随したＥＥＰＲＯＭ１０
０ａは記憶手段としての視線の個人差を補正する視線補
正データの記憶機能を有して居る。視線検出回路１０１
は、イメージセンサ１４（ＣＣＤ−ＥＹＥ）からの眼球
像の出力を増幅し、この像信号をＣＰＵ１００に送信す
る。ＣＰＵ１００は内蔵されたＡ／Ｄ変換器によって像
信号をデジタル値に変換する。その後、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。

【００３０】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に送られる。測光センサ１０は
図３に示したファインダ視野内の左側測距点２００，２
０１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つの領域を測光するフォトダイオ
ードから構成されている。

【００３１】図４のラインセンサ６ｆは前述の図３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ＣＣＤ−Ｌ２，ＣＣＤ−Ｌ１，Ｃ
ＣＤ−Ｃ，ＣＣＤ−Ｒ１，ＣＣＤ−Ｒ２から構成される
公知のＣＣＤラインセンサである。

【００３２】自動焦点検出回路１０３は、これらライン
センサ６ｆから得た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１００
に送る。ＳＷ−１はレリーズ釦の第一ストロークでＯＮ
し、測光、ＡＦ、視線検出動作等を開始するスイッチ、
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−ＡＮＧ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ロック釦を押すことによってＯＮするＡＥロック
スイッチ、ＳＷ−ＤＩＡＬ１とＳＷ−ＤＩＡＬ２は、不
図示の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１０４のアップダウンカウンタに入力され、電
子ダイヤルの回転クリック量をカウントする。１０５は
液晶表示素子ＬＣＤを表示駆動させるための公知のＬＣ
Ｄ駆動回路で、ＣＰＵ１００からの信号に従い絞り値、
シャッタ秒時、設定した撮影モード等の表示をモニタ用
ＬＣＤ４２とファインダ内ＬＣＤ２４の両方に同時に表
示させることができる。ＬＥＤ駆動回路１０６は照明用
ＬＥＤ（Ｆ−ＬＥＤ）２５とスーパーインポーズ用ＬＥ
Ｄ２１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（ＩＲＥＤ１〜６）１３ａ〜１３
ｆを状況に応じて選択的に点灯させる。

【００３３】シャッタ制御回路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。モータ制御回路１０９はフィルムの巻き上
げ、巻き戻しを行うモータＭ１と主ミラー２及びシャッ
タ４のチャージを行うモータＭ２を制御するためのもの
である。これらシャッタ制御回路１０８、モータ制御回
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。

【００３４】次に、視線検出装置を有したカメラの動作
のフローチャートを図５をもとに以下説明する。不図示
のモードダイヤル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に設定された場合をもとに説明する）カメラの
電源がＯＮされ（Ｓ１００）、ＣＰＵ１００の視線検出
に使われる変数がリセットされる（Ｓ１０１）。そし
て、カメラはレリーズ釦が押し込まれてスイッチＳＷ１
がＯＮされるまで待機する（Ｓ１０２）。レリーズ釦が
押し込まれスイッチＳＷ１がＯＮされたことを信号入力
回路１０４が検知すると、ＣＰＵ１００は視線検出回路
１０１に確認する（Ｓ１０３）。この時、視線禁止モー
ドに設定されていたら、視線検出は実行せずにすなわち
視線情報を用いずに、測距点自動選択サブルーチン（Ｓ
１１６）によって特定の測距点を選択する。この測距点
において自動焦点検出回路１０３は焦点検出動作を行う
（Ｓ１０７）。

【００３５】尚、測距点自動選択のアルゴリズムとして
は、いくつかの方法が考えられるが、中央測距点に重み
付けを置いた近点優先アルゴリズムが有効であり、ここ
では本発明の内容に直接関係しないため、説明を省略す
る。

【００３６】また、視線検出モードに設定されている場
合は、視線検出を実行する（Ｓ１０４）。ここで視線検
出回路１０１において検出された視線は、ピント板７上
の注視点座標に変換される。ＣＰＵ１００は該注視点座
標に近接した測距点を選択し、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
て前記測距点マークを点滅表示させる（Ｓ１０５）。

【００３７】撮影者が該撮影者の視線によって選択され
た測距点が表示されたのを見て、その測距点が正しくな
いと認識してレリーズ釦から手を離し、スイッチＳＷ１
をＯＦＦすると（Ｓ１０６）、カメラはスイッチＳＷ１
がＯＮされるまで待機する（Ｓ１０２）。このように視
線情報によって測距点が選択されたことをファインダ視
野内の測距点マークを点滅表示させて撮影者に知らせる
ようになっているので、撮影者は意志通りに選択された
かどうか確認することができる。

【００３８】また、撮影者が視線によって選択された測
距点が表示されたのを見て、引き続きスイッチＳＷ１を
ＯＮし続けたならば（Ｓ１０６）、自動焦点検出回路１
０３は検出された視線情報を用いて１つ以上の測距点の
焦点検出を実行する（Ｓ１０７）。

【００３９】ここで選択された測距点が測距不能である
かを判定し（Ｓ１０８）、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ＬＣ
Ｄ２４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し（Ｓ１１８）、ＳＷ１が離さ
れるまで続ける（Ｓ１１９）。

【００４０】測距が可能であり、所定のアルゴリズムで
選択された測距点の焦点調節状態が合焦でなければ（Ｓ
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（Ｓ１１
７）。レンズ駆動後自動焦点検出回路１０３は再度焦点
検出を行い（Ｓ１０７）、撮影レンズ１が合焦している
か否かの判定を行う（Ｓ１０９）。

【００４１】所定の測距点において撮影レンズ１が合焦
していたならば、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２０１に合焦表示させる（Ｓ１
１０）。

【００４２】この時、前記視線によって選択された測距
点の点滅表示は消灯するが、合焦表示される測距点と前
記視線によって選択された測距点とは一致する場合が多
いので、合焦したことを撮影者に認識させるために合焦
測距点は点灯状態に設定される。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から手を離しスイッチ
ＳＷ１をＯＦＦすると（Ｓ１１１）、引き続きカメラは
スイッチＳＷ１がＯＮされるまで待機する（Ｓ１０
２）。

【００４３】また、撮影者が合焦表示された測距点を見
て、引き続きスイッチＳＷ１をＯＮし続けたならば（Ｓ
１１１）、ＣＰＵ１００は測光回路１０２に信号を送信
して測光を行わせる（Ｓ１１２）。この時合焦した測距
点を含む測光領域２１０〜２１２に重み付けを行った露
出値が演算される。

【００４４】本実施例の場合、測距点２０１を含む測光
領域２１０に重み付けされた公知の測光演算を行ってい
る。

【００４５】さらにレリーズ釦が押し込まれてスイッチ
ＳＷ２がＯんされているかどうかの判定を行い（Ｓ１１
３）、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（Ｓ１１１）。また、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。

【００４６】まず、Ｍ２に通電し主ミラー２をアップさ
せ、絞り３１を絞り込んだ後、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の感度から決定される。所定の
シャッタ秒時（例えば１／２５０秒）経過後ＭＧ２に通
電し、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、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共にＭ１にも通電し、フィルムの
駒送りを行い、一連のシャッタレリーズシーケンスの動
作が終了する（Ｓ１１４）。その後、カメラは再びスイ
ッチＳＷ１がＯＮされるまで待機する（Ｓ１０２）。

【００４７】図６は視線検出のフローチャートである。
前述のように視線検出回路１０１はＣＰＵ１００より信
号を受け取ると視線検出を実行する（Ｓ１０４）。視線
検出回路１０１は、撮影モードでの視線検出の場合はま
ず最初にカメラがどのような姿勢になっているかを信号
入力回路１０４を介して検知する（Ｓ２０１）。信号入
力回路１０４は水銀スイッチ２７（ＳＷ−ＡＮＧ）の出
力信号を処理してカメラが横位置であるか縦位置である
か、また、縦位置である場合は例えばレリーズ釦が天方
向にあるか地（面）方向にあるかを判断する。

【００４８】次に先に検知されたカメラの姿勢情報とキ
ャリブレーションデータに含まれる撮影者の眼鏡情報に
より赤外発光ダイオード（以下ＩＲＥＤと称す）１３ａ
〜１３ｆの選択を行う（Ｓ２０２）。即ちカメラが横位
置に構えられ、撮影者が眼鏡をかけていなかったなら
ば、図２に示すようにファインダ光軸よりのＩＲＥＤ１
３ａ，１３ｂが選択される。また、カメラが横位置で、
撮影者が眼鏡をかけていれば、ファインダ光軸から離れ
たＩＲＥＤ１３ｃ，１３ｄが選択される。このとき撮影
者の眼鏡で反射した照明光の一部は、眼球像が投影され
るイメージセンサ１４上の所定の領域以外に達するため
眼球像の解析に支障は生じない。

【００４９】さらには、カメラが縦位置で構えられてい
たならば、撮影者の眼球を下方から照明するようなＩＲ
ＥＤの組み合わせＩＲＥＤ１３ａ，１３ｅもしくはＩＲ
ＥＤ１３ｂ，１３ｆのどちらかの組み合わせが選択され
る。

【００５０】次に眼球の輝度情報（明るさ）を基に、イ
メージセンサ１４（以下ＣＣＤ−ＥＹＥと称す）の蓄積
時間と増幅特性を設定する（Ｓ２０３）。眼球の輝度情
報を知るために、まず検出される眼球像を複数の領域に
分割し、各々の輝度値をもとに例えば外光が眼球に当た
っているとか、暗い室内での状態であるとか、眼球の外
光による照明状態を判断し、プルキンエ像と瞳孔部の特
徴点を抽出しやすいように最適な蓄積時間と増幅特性を
設定するようにしている。この設定方法について後で詳
細に説明する。

【００５１】ＣＣＤ−ＥＹＥ蓄積時間が設定されると、
ＣＰＵ１００はＩＲＥＤ駆動回路１０７を介してＩＲＥ
Ｄを所定のパワーで点灯させる（Ｓ２０４）と共に、視
線検出回路１０１はＣＣＤ−ＥＹＥの蓄積を開始する
（Ｓ２０５）。

【００５２】先に設定されたＣＣＤ−ＥＹＥの蓄積時間
に従ってＣＣＤ−ＥＹＥは蓄積を終了し、それと共にＩ
ＲＥＤも消灯される。

【００５３】ＣＰＵ１００は蓄積の終了したＣＣＤ−Ｅ
ＹＥから撮影者の眼球像を読み出すと同時に逐次的に角
膜反射像（以下、プルキンエ像と称す）や、瞳孔部の特
徴抽出の処理を行う（Ｓ２０６）。プルキンエ像は光強
度の強い輝点として現れるため、光強度に対する所定の
閾値を設け、該閾値を越えるものに対して、プルキンエ
像の候補として抽出することが可能である。また、瞳孔
１９と虹彩１７の境界点が複数抽出される。

【００５４】さて、プルキンエ像と瞳孔の特徴抽出が完
了した後は、これらの情報に基づいて一組のプルキンエ
像の位置と瞳孔中心の位置を検出する（Ｓ２０７）。Ｃ
ＣＤ−ＥＹＥの略１ライン上にある一組のＩＲＥＤの虚
像であるプルキンエ像の位置（Ｘｄ′，Ｙｄ′），（Ｘ
ｅ′，Ｙｅ′）が検出される。瞳孔の中心位置（Ｘ
ｃ′，Ｙｃ′）は抽出された各境界点を基に円の最小２
乗近似を行うことにより検出される。この時、瞳孔径ｒ
_Pも算出される。また、２つのプルキンエ像の位置より
その間隔が算出される（Ｓ２０７）。さらに、眼球像の
コントラストあるいは瞳孔の大きさ等から、算出された
プルキンエ像及び瞳孔中心の位置の信頼性が判定される
（Ｓ２０８）。

【００５５】次に、プルキンエ像の間隔よりカメラの接
眼レンズ１１と、撮影者の眼球１５との距離が算出さ
れ、さらには該接眼レンズ１１と撮影者の眼球１５との
距離からＣＣＤ−ＥＹＥに投影された眼球像の結像倍率
βが算出される（Ｓ２００）。以上の計算値より眼球１
５の光軸の回転角θは（３）式より算出される（Ｓ２１
０）。撮影者の眼球の回転角θ_X，θ_Yが求められると、
視線の位置が式（５）より求まる（Ｓ２１１）。その後
視線検出のルーチンをリターンする（Ｓ２１２）。

【００５６】次に、ＣＣＤ−ＥＹＥ１４の検出領域を複
数に分割して各領域の輝度情報の求める方法について説
明する。

【００５７】視線検出回路１０１には不図示のセンサ駆
動装置ＳＤＲが内蔵されており、センサ駆動時には、タ
イミング信号φＶＩ，φＨＩがＣＰＵ１００から供給さ
れ、この２つのタイミング信号に基づいて、センサ駆動
信号φＶＯ，φＨＯを出力し、イメージセンサＣＣＤ−
ＥＹＥ１４を駆動する。

【００５８】イメージセンサＣＣＤ−ＥＹＥ１４を図７
に従って説明する。図７は、垂直Ｋ画素、水平Ｌ画素か
らなる、垂直フレーム転送方式のＣＣＤエリアセンサを
表すブロック図である。ＣＣＤセンサの内部構造及び電
荷転送のメカニズムについては、ここでは特に関係ない
ので説明を省略する。

【００５９】ＳＩＭＧは感光領域であり、垂直方向に
Ｋ、水平方向にＬ配置されている画素ＩＭＰＸＬからな
る。ＩＭＰＸＬは、例えばフォトダイオードであるよう
な光電変換機能と、電荷転送機能とを備えた単位画素
で、ここに発生する信号は垂直転送クロックφＶＯを印
加することで、ＣＣＤ−ＥＹＥ１４内部にてφＶＯを基
に生成される複数の駆動信号により駆動される。

【００６０】ＳＳＴＲは感光領域ＳＩＭＧで発生した電
荷を一時的に記憶する記憶領域、ＳＳＴＲを構成する単
位記憶部ＳＴＰＸＬは、ＳＩＭＧを構成する単位画素Ｉ
ＭＰＸＬと同数であり、転送クロックも同じく垂直転送
クロックφＶＯである。

【００６１】ＨＳＨＩＦＴは水平方向の転送レジスタ
で、センサ駆動装置ＳＤＲから入力される水平転送クロ
ックφＨＯを印加することで、ＣＣＤ−ＥＹＥ１４内部
にてφＨＯを基に生成される複数の駆動信号により駆動
される。

【００６２】φＲＯはＨＳＨＩＦＴにより信号の転送が
行われ、これに同期して、ＳＯＵＴから信号出力がなさ
れる時、ＳＯＵＴの出力順に、前画素出力の影響が次出
力画素に及ばぬよう、各画素出力の間に信号増幅回路Ｓ
ＡＭＰ出力の初期化を行う信号である。

【００６３】ＶＯＦには画素ＩＭＰＸＬの飽和レベルを
制御する電圧が印加される。ＯＦＤは画素ＩＭＰＸＬに
照射される光量に応じて発生する電荷がＶＯＦに印加さ
れた電圧により制御される所定のレベル、即ち飽和に達
した時、過飽和とならぬように所定レベル以上の電荷を
排出するために設けられた、一般にはオーバーフロード
レインと呼ばれる排出溝である。

【００６４】次に図６のステップ２０３で示されたイメ
ージセンサＣＣＤ−ＥＹＥ１４の蓄積時間を設定するた
めの眼球の輝度情報を求める方法を図８乃至図１４に従
って説明する。ここではイメージセンサＣＣＤ−ＥＹＥ
１４の２次元的に配置されたＫ×Ｌ個の画素を図８に示
すように縦方向に３等分割、横方向に４等分割、即ち１
２等分割した各２次元的領域の輝度情報を求めるもので
ある。この時、１２分割された領域は（Ｋ／３）×（Ｌ
／４）個の画素により構成される。

【００６５】図９は図８に示した１２の領域から水平方
向成分を抽出したものである。図中のＳＩＭＧＢＶ１，
ＳＩＭＧＢＶ２，ＳＩＭＧＢＶ３は感光領域ＳＩＭＧを
縦方向に３等分割した領域であり、これら各領域内での
最上位置に置かれているラインに着目する。即ち、ＳＩ
ＭＧＢＶ１では１ライン目、ＳＩＭＧＢＶ２では（Ｋ／
３）＋１ライン目、ＳＩＭＧＢＶ３は（２Ｋ／３）＋１
ライン目である。

【００６６】以下に、駆動タイミングの説明を行う。ま
ず最初に、不要電荷を排出するためのクリア駆動を行
う。図１１はφＶＯをＫ回、φＨＯをＬ回繰り返すセッ
トであるＶ−ＴＲＡＮＳを２サイクル行いＳＩＭＧ及び
ＳＳＴＲを駆動し初期化であるところのクリア駆動を行
っているタイミング図である。Ｖ−ＴＲＡＮＳについて
の説明は後述する。

【００６７】次にＡＧＣシーケンスを行う。図１１のＡ
ＧＣシーケンスはＡＧＣ１，ＡＧＣ２，ＡＧＣ３の３つ
のサブシーケンスにより構成されている。さらに、各サ
ブシーケンスは蓄積、Ｖ−ＴＲＡＮＳ、読み出しの各駆
動により構成されている。このうちＶ−ＴＲＡＮＳはク
リア動作時のＶ−ＴＲＡＮＳと同一の駆動である。ま
ず、サブシーケンスＡＧＣ１について説明する。

【００６８】ＡＧＣ１は、図９のＳＩＭＧＢＶ１の領域
について蓄積動作を行っているときの駆動タイミングで
あり、これを詳細に示したタイミング図が、図１２であ
る。図１２中の蓄積ではＤＲＶ−Ｂ，ＤＲＶ−Ａなる２
つの駆動パターンにより駆動を行う。ＤＲＶ−Ａ，ＤＲ
Ｖ−Ｂ中のＰ（１），Ｃ（２，１），Ｃ（１，１）はそ
れぞれ１回の転送駆動に対応するもので、これにより隣
接１画素への電荷転送が行われる。

【００６９】まず、φＨＯ＝ＨＩとすることで、不図示
の水平転送レジスタＨＳＨＩＦＴに沿って配置されてい
るオーバーフロードレインのスイッチをＯＮし、φＶＯ
なる垂直転送クロックにてＨＳＨＩＦＴに転送された過
剰電荷の排出を行えるようにする。

【００７０】次にφＶＯにて垂直方向の転送を行う。ま
ず、ＤＲＶ−Ｂなる間は、φＶＯにより等間隔であるＰ
（１）からＰ（Ｋ／３）までの駆動を行う。ここでは、
Ｐ（１）なる間、図９の１ライン目は１ライン目に止ま
っており、さらに２回目のφＶＯ出力により２ライン目
に転送され、３回目のφＶＯ出力がなされるまでのＰ
（２）なる間は２ライン目に留まっている。これをＫ／
３回繰り返し、ＳＩＭＧＢＶ１の下欄であるＫ／３ライ
ン目まで転送する。

【００７１】ここで、Ｐ（１）からＰ（Ｋ／３）までの
各間隔は領域ＳＩＭＧＢ１の垂直方向の転送間隔であ
り、転送中に留まっていた各画素にて発生した電荷が蓄
積される蓄積時間となる。即ち、１ライン目からＫ／３
ライン目までの領域について、縦方向で各画素に対しＰ
（１）なる時間で蓄積がなされ、これら蓄積された電荷
の縦方向での総和と等しいものとなる。これに続けて、
ＤＲＶ−Ａなる駆動動作を行う。ＤＲＶ−ＢにてＫ／３
ライン目まで転送した電荷は、第１のＤＲＶ−Ａにて、
２Ｋ／３ライン目まで転送され、さらに第２のＤＲＶ−
ＡにてＫライン目まで転送される。

【００７２】ここで、図中のＣ（２，１），Ｃ（１，
１），なる時間は同一であり、第１，第２のＤＲＶ−Ａ
ともＣ（２，１），Ｃ（１，１）なる間隔でφＶＯを繰
り返し出力する。この間にても照射される光量に応じて
電荷発生が生ずるが、Ｐ（１）からＰ（Ｋ／３）で示さ
れた時間に比較して微小であるため、発生電荷量も微小
となりＤＲＶ−Ｂでの発生電荷量への影響はほとんどな
い。Ｋライン目まで転送され電荷は続けて行われるＶ−
ＴＲＡＮＳにより記憶部に転送されることで蓄積が完了
する。

【００７３】次にＶ−ＴＲＡＮＳの説明を行う。Ｖ−Ｔ
ＲＡＮＳは蓄積された電荷を、φＶＯをＫ回出力するこ
とによりＳＳＴＲ内の最下端ラインであるＳＴＬＬＯＷ
まで転送する。さらに、Ｌ回のφＨＯ出力で１ライン目
の電荷転送の直前までの電荷が加算及び転送されている
ＨＳＨＩＦＴを駆動しクリア動作を行う。そして、Ｖ−
ＴＲＡＮＳによりＳＴＬＬＯＷに転送された電荷は、読
み出し動作にて読み出される。まず、φＶＯにより水平
転送レジスタにＳＴＬＬＯＷからの電荷転送が行われ、
これに続けて、φＨＯを出力する図中のＲ（１）にて１
画素目、Ｒ（２）にて２画素目、Ｒ（Ｌ）にてＬ画素目
が読み出される。

【００７４】このとき、φＨＯにて水平転送された電荷
は、水平転送に同期して信号増幅器ＳＡＭＰにて順次電
圧変換と増幅が行われ、さらにＣＰＵ１００に内蔵され
たＡ／Ｄ変換器によりアナログ値からデジタル値に変換
される。ここで、水平方向にはＬ個の画素があるから、
ＣＰＵ１００は図１２のＲ（１）〜Ｒ（Ｌ）に対応する
Ｌ個のデジタル値を読み込む。

【００７５】ＣＰＵ１００に格納したＲ（１）に対応す
るデジタル値をＤ（１）、Ｒ（２）に対応するデジタル
値をＤ（２）、Ｒ（Ｌ）に対応するデジタル値をＤ
（Ｌ）とすると、図１０のＳＩＭＧＢＨ１，ＳＩＭＧＢ
Ｈ２，ＳＩＭＧＢＨ３，ＳＩＭＧＢＨ４の各領域に対応
するデジタル値は、ＳＩＭＧＢＨ１：Ｄ（１）〜Ｄ（Ｌ／４）ＳＩＭＧＢＨ２：Ｄ（（Ｌ／４）＋１）〜Ｄ（２Ｌ／
４）ＳＩＭＧＢＨ３：Ｄ（（２Ｌ／４）＋１）〜Ｄ（３Ｌ／
４）ＳＩＭＧＢＨ４：Ｄ（（３Ｌ／４）＋１）〜Ｄ（Ｌ）となり、輝度情報としては、となる演算結果が得られる。

【００７６】この時、ＳＩＭＧＢＨ１なる値は、図８の
ＳＩＭＧＢ１で示された領域に照射された光量により光
電変換された電荷の１画素当たりの平均値であり、これ
を各領域毎に行うことで、各領域の輝度情報として利用
している。

【００７７】図１３は、ＳＩＭＧＢＶ２についての輝度
情報を求めるための駆動タイミングを示す図、図１４は
ＳＩＭＧＢＶ３についての輝度情報を求めるための駆動
タイミングを示す図である。これら２つのタイミングに
おいても、蓄積中のＤＲＶ−Ｂなる駆動を行っている領
域の輝度情報が求まる。即ち、図１３からはＤＲＶ−Ｂ
なる駆動はＳＩＭＧＢＶ２にて行っているから、この駆
動からはＳＩＭＧＢＶ２領域の輝度情報が求まる。但
し、このときはＤＲＶ−Ｂなる駆動の前にＤＲＶ−Ａな
る駆動を予め行い、蓄積前には１ライン目にあった電荷
をＣ（１，１）なる間隔でＫ／３回のφＶＯ出力でＫ／
３＋１ライン目までの転送を行っている。そして、図１
３のＳＩＭＧＢＶ２領域からの輝度情報により図８のＳ
ＩＭＧＢ５，ＳＩＭＧＢ６，ＳＩＭＧＢ７，ＳＩＭＧＢ
８の輝度情報が算出される。

【００７８】同様にして、図１４においてはＳＩＭＧＢ
Ｖ３領域の輝度情報が求まり、図８のＳＩＭＧＢ９，Ｓ
ＩＭＧＢ１０，ＳＩＭＧＢ１１，ＳＩＭＧＢ１２の輝度
情報が算出される。このようにして、図８に示されたＳ
ＩＭＧＢ１〜ＳＩＭＧＢ１２までの１２の領域の輝度情
報を得る。

【００７９】次に、このようにＣＣＤ−ＥＹＥ１４の検
出領域を１２分割して得られた眼球像の輝度情報を基
に、ＣＣＤ−ＥＹＥ１４の蓄積時間と増幅特性を設定す
る方法について説明する。

【００８０】図１５は１２分割された各検出領域に対す
る眼球像の様子を示したものである。図８での各検出領
域ＳＩＭＧＢ１〜１２は、図１５ではＩ〜ＸＩＩに対応
している。ここで、検出領域の中央部Ａである領域Ｖ
Ｉ，ＶＩＩの輝度値をＡ₁，Ａ₂、また中央部Ａの上下の
領域の中間部１３である領域ＩＩ，ＩＩＩ，Ｘ，ＸＩの
輝度値をＢ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄、また検出領域の左右の領
域の周辺部Ｃである領域Ｉ，ＩＶ，Ｖ，ＶＩＩＩ，Ｉ
Ｘ，ＸＩＩの輝度値をＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，Ｃ₅，Ｃ₆と
する。

【００８１】図１６は図６のフローチャートのステップ
２０３のＣＣＤの“蓄積時間，増幅特性の設定”のフロ
ーチャートである。まず、前述のＣＣＤのブロック駆動
（蓄積，転送，読み出し）（Ｓ３０１）を行い、これに
よって、１２分割された各分割領域の輝度値を決定する
（Ｓ３０２）。

【００８２】図１７はＣＰＵ１００のＥＥＰＲＯＭ１０
０ａに記憶されている蓄積時間と増幅特性の設定値を示
したＡＧＣテーブルである。次に、各検出領域Ｉ〜ＸＩ
Ｉの輝度値を基に所定のアルゴリズムによって眼球像の
輝度値Ｂｅを算出し（Ｓ３０３）、このＢｅ値を基にＥ
ＥＰＲＯＭ１００ａのＡＧＣテーブル１〜８のいずれか
が選ばれ、各アドレス上に記憶された蓄積時間と増幅率
と増幅特性の設定値を読み込むようになっている（Ｓ３
０４）。そして、設定が終了するとリターンする（Ｓ３
０５）。ＣＰＵ１００は読み込まれた設定値によって、
ＣＣＤ−ＥＹＥの蓄積を行い、センサ出力を増幅して像
信号を出力するように視線検出回路を制御する。次に、
この像信号をＡ／Ｄ変換することによって、プルキンエ
像や瞳孔部の特徴抽出を行うのは、図６のフローチャー
トＳ２０５，Ｓ２０６で既に述べた通りである。この時
の像信号出力を図２３（Ｂ）に示すようにプルキンエ
像がプルキンエ像と判定する閾値Ｗ以上である。虹彩
部１７の像出力レベルが閾値Ｗ以下であり、かつ虹彩部
１７と瞳孔１９との像出力レベルの差分閾値がＶ以上で
あるという検出アルゴリズムの条件，を満たすよう
に蓄積時間と増幅特性を設定している。

【００８３】ここで、ＡＧＣテーブル１〜８に設定され
ている増幅特性の非線形増幅と線形増幅について説明す
る。プルキンエ像はその性格から非常に光強度の強い輝
点として現れるため、外光の影響が少ない室内や日陰で
の撮影では虹彩部のセンサ出力とプルキンエ像の出力差
が非常に大きく、プルキンエ像のセンサ出力が飽和して
しまう。また、プルキンエ像の出力自体が非常に変動の
大きい性質を持っているため、虹彩部とプルキンエ像と
を同じ眼球像のセンサ出力レベルで同時に検出すること
が不可能な場合が生じていた。

【００８４】そこで、図１８はイメージセンサ出力の増
幅する様子を示した特性図で、これに示すようにセンサ
出力を非線形増幅し、増幅された像信号に対してプルキ
ンエ像の検出閾値レベルＷを増幅率変化の大なる点に設
定することによって解決している。具体的には、図１８
においてセンサ出力が小さいＤ領域の場合の増幅率を大
きく設定し、例えば、約１０〜２０倍に設定し、センサ
出力が大きいＥ領域の場合の増幅率を小さく設定し、例
えば約１〜２倍程度に設定する。これによってイメージ
センサの出力がＰＩ１からＰＩ２まで変動しても検出す
る像出力はＰＯ１からＰＯ２までしか変動しない。すな
わち、センサ出力がＰＩ２／ＰＩ１比変動しても像出力
はＰＯ２／ＰＯ１比となり相対的な変動比が小さくな
る。そしてプルキンエ像の検出閾値レベルをＤ領域とＥ
領域との変換点近傍に設定することによって、プルキン
エ像のセンサ出力がＰＩ３以上であれば、変動の少ない
像信号出力が得られ、安定してプルキンエ像が検出でき
ることとなる。一点鎖線ｆは、変換点のない線形特性を
示しており、増幅率は常に一定である。尚、図１８中の
増幅率を示す数値はＤ領域部の増幅率を表している。

【００８５】また、ＡＧＣテーブル１〜８の特徴的なこ
とは蓄積時間と増幅率（Ｇａｉｎ）と増幅特性とか一組
となって決定されるようになっており、ＡＧＣテーブル
数の削減に役立っている。

【００８６】さらに、前述の比線形特性を眼球輝度Ｂｅ
がある一定以上（実施例では１２以上）から線形特性に
切り換えている。これは、眼球像の輝度がかなり明るく
なり、蓄積時間が短く、増幅率も小さくなるとプルキン
エ像の虹彩部に対する相対的な像出力比が、眼球像の輝
度が暗い時に比べて小さくなる。これを補うために線形
特性に切り換え、プルキンエ像の像出力を相対的に高く
検出し易くしているものである。

【００８７】次に、各分割領域Ｉ〜ＸＩＩの輝度値を基
に眼球像の輝度値Ｂｅを求める（Ｓ３０３）アルゴリズ
ムについて図１９にて説明する。まず、輝度値Ａ₁，
Ａ₂，Ｂ ₁，Ｂ₂，Ｂ₃，Ｂ₄，Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄，Ｃ₅，
Ｃ₆の中で、極端に明るい輝度であるものは、外光によ
るゴーストと判断し、閾値Ｆより大なるものを排除する
（Ｓ４０１）。同様に極端に暗い輝度であるものは、暗
い室内にて眼球の存在しない部分（像が存在しない部
分）と判断し、閾値Ｇより小なるものを排除する（Ｓ４
０２）。

【００８８】次に、図１５から判るようにファインダを
覗く場合に略中央に瞳孔を置くことによってファインダ
が一番見えやすくなるため、一般的に検出領域の中央部
Ａに虹彩部が一番大きく、次に中間部Ｂに虹彩部が掛か
っていることが多い。従って、本実施例においてはＳ４
０１，Ｓ４０２で排除された輝度情報を除いたＡ部の輝
度値平均〔Ａｉ〕，Ｂ部の輝度値平均〔Ｂｉ〕，Ｃ部の
輝度値平均〔Ｃｉ〕とすると、Ｂｅ＝（〔Ａｉ〕×３＋〔Ｂｉ〕×２＋〔Ｃｉ〕×１）／６ …（６）で示されるように、中央部Ａに重み付けを大きく、中間
部Ｂにやや大きく、周辺部Ｃに少なく掛ける重み付け演
算を行っている（Ｓ４０３）。これによって、眼球部の
輝度値Ｂｅが決定され、Ｓ３０３のアルゴリズムが終了
する（Ｓ４０４）。ここで、Ｓ４０１，４０２にて閾値
Ｆより大なるもの、閾値Ｇより小なるものを排除した
が、排除する代わりに閾値Ｆ，Ｇを各々の輝度値に置き
換えても良い。

【００８９】これによって、眼球部への外光ノイズによ
って、眼球像の明るさを誤ることなく、かつ虹彩部を中
心とした眼球部の明るさを判定することができる。

【００９０】図２０は、輝度値Ｂｅを決定するアルゴリ
ズムの第２の実施例を示すものである。まず、輝度値Ａ
ｉ，Ｂｉ，Ｃｉの中から最大値ＢｅＭａｘ，最小値Ｂｅ
Ｍｉｎを求め（Ｓ５０１）、ＢｅＭａｘ，ＢｅＭｉｎで
あるＡｉ，Ｂｉ，Ｃｉのいずれか２個の輝度値を除外す
る（Ｓ５０２，Ｓ５０３）。残りの１０個の輝度値によ
る単純平均値ＢｅＡｖｅを求める（Ｓ５０４）。このＢ
ｅＡｖｅは眼球が室内にあるか、屋外でも日陰にある
か、または屋外で太陽の直接照明下にあるかの判断をす
る基準とする。平均値ＢｅＡｖｅが前述の判断を下す閾
値Ｈより大きければ、下記の式（７）で示す重み付け演
算（１）を計算する（Ｓ５０６）。ＢｅＡｖｅが閾値Ｈ
以下の場合は、下記の式（８）で示す重み付け演算
（２）（Ｓ５０７）を計算する。（本実施例の場合、Ｈ
＝４程度が適当で、ＢｅＡｖｅが４より大きければ眼球
が太陽の照明下にあり、４より小さければ室内にあると
判断するわけである。）Ｂｅ＝（〔Ａ〕×６＋〔Ｂ〕×２＋〔Ｃ〕×１）／９ …（７）Ｂｅ＝(〔A〕×1.5+〔B〕×1.2+〔C〕×1)／３．７ …（８）上記のように、屋外の太陽光下では、中心部Ａの輝度値
に重み付けを大きくして室内の場合は眼球像全体の明る
さにて輝度値を算出するように、中心部Ａの輝度値の重
み付けを小さくして、眼球像の輝度値Ｂｅを決定してい
る（Ｓ５０８）。このように各輝度値の大きさによって
撮影者の置かれている環境下を判断し、重み付け演算式
を変えることが室内または屋外にある眼球像の明るさを
算出するのに有効である。

【００９１】図２１は、輝度値Ｂｅを決定するアルゴリ
ズムの第３の実施例を示すものである。まず輝度値Ｂ
ｉ，Ｃｉの中から最大値ＢｅＭａｘ、最小値ＢｅＭｉｎ
を求め（Ｓ６０１）、ＢｅＭａｘ，ＢｅＭｉｎであるＢ
ｉ，Ｃｉのいずれか２個の輝度値を除外する（Ｓ６０
２，Ｓ６０３）。次に、まず中心部Ａの平均値ＡＡｖｅ
＝（Ａ₁＋Ａ₂）／２を求め、初期値としてＮ＝２，Ｂｅ
＝ＡＡｖｅを与える（Ｓ６０４）。次にＢｉ，Ｃｉの残
りの輝度情報を各々平均値ＡＡｖｅと比較し（Ｓ６０
５）、Ｂｉ，Ｃｉが小さければ、ＢｅにＢｉ，Ｃｉの輝
度値をそのまま加算し、Ｎを１つカウントアップする
（Ｓ６０６）。Ｂｉ，Ｃｉが大きければ、次にどの程度
ＡＡｖｅより大きいか判断し、α×ＡＡｖｅ（α＞１の
定数）とＢｉ，Ｃｉを各々比較する（Ｓ６０１）。本実
施例においては約２．０程度が適当である。Ｂｉ，Ｃｉ
が各々α×ＡＡｖｅよりも大きければ、虹彩部や瞳孔部
でないと判断し、ＢｅにＢｉ，Ｃｉを加算せず、Ｎもカ
ウントアップしない（Ｓ６０９）。Ｂｉ，Ｃｉの各々が
α×ＡＡｖｅより小さい場合、即ちＡＡｖｅ≦Ｂｉ≦α
×ＡＡｖｅ，ＡＡｖｅ≦Ｃｉ≦α×ＡＡｖｅにあるので
あれば、各々Ｂｉ，ＣｉにＡＡｖｅを加算して２で割っ
た値、即ちＡＡｖｅの重み付けを加えた値をＢｅに加
え、Ｎも１つカウントアップする（Ｓ６０８）。

【００９２】Ｓ６０６，Ｓ６０８，Ｓ６０９のいずれか
の処理を行った後、Ｂｉ，Ｃｉの全ての比較が終了した
かを判定し、終わっていなければＳ６０５に戻り前述の
フローチャートを繰り返し、終了していれば輝度Ｂｅの
算出は終了したこととなる（Ｓ６１１）。

【００９３】このようなアルゴリズムを設定したのは、
例えば眼球の位置が検出領域の下方へずれた場合、虹彩
部を最も多く検出する領域が下方（Ｂ₃，Ｂ₄領域）へず
れることとなる。この時中央部Ａの領域にも虹彩部の一
部が掛かっているが、中間部Ｂの上方領域Ｂ₁，Ｂ₂には
虹彩部が全く掛からなくなる。そこで、中央部Ａの平均
値ＡＡｖｅを基準として、それよりも小さい場合は、虹
彩部の可能性が高いと判断して輝度値Ｂｅの演算にその
まま加え、α×ＡＡｖｅより大きければ虹彩部ではない
と判断して、輝度値Ｂｅの演算には加えないようにして
いる。このように基準となる輝度値を算出し、各領域の
輝度値と比較することによって、重み付け演算を変える
ことは眼球位置が動いたような場合の眼球像の明るさを
算出するのに有効である。

【００９４】なお、上記実施例においては、眼球像の信
号出力レベルを適切にする旨の内容を中心に述べてきた
が、図２３で示す閾値Ｗや差分閾値Ｖを眼球像の輝度値
Ｂｅに応じて変動させるようにしてもよい。また、信号
出力レベルと閾値の両方を設定するようにしてもよいこ
とは言うまでもない。

【００９５】尚、本発明の実施例において、図６のＳ２
０３の蓄積時間と増幅特性の設定の際に、外光成分だけ
による眼球反射像の輝度情報を求めることとしたため
に、ＩＲＥＤ１３を点灯させない状態でのイメージセン
サＣＣＤ−ＥＹＥ１４のブロック駆動を行わせたが、Ｉ
ＲＥＤの光出力を調整する意味から、ＩＲＥＤ１３を点
灯させた状態でブロック駆動を行うようにしても良い。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は観察者の
眼球の反射像を利用して観察者の視線方向を検出する視
線検出装置において、眼球の反射像の検出領域を少なく
とも複数の領域に分割して反射像の輝度情報を検出する
ようにしたので、屋外で使用される時など、反射像に大
きな輝度差がある場合でも的確に視線検出に必要な眼球
部（虹彩部，瞳孔部）の明るさを検知することができ、
これによって視線検出に適切な反射像の信号出力が得ら
れ、また眼球像の特徴点を正確に抽出でき、観察者がど
のような環境下においても安定して視線検出が行える完
成度の高い視線検出装置を提供できるといった効果があ
る。

【００９７】また各分割領域の輝度情報によって、観察
者がどのような環境下にあるか判断し、これによって各
輝度情報に重み付けを行い、さらに正確に眼球部の明る
さを検出することも可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を一眼レフカメラに適用したときの一実
施例の要部概略図である。

【図２】本発明を一眼レフカメラに適用した時の後面概
略図である。

【図３】図１のファインダ視野内の説明図である。

【図４】本発明の一実施例であるカメラの電気回路図で
ある。

【図５】本発明の一実施例である視線検出装置を有した
カメラの動作のフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例である視線検出のフローチャ
ートである。

【図７】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣＤ
−ＥＹＥのブロック図である。

【図８】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣＤ
−ＥＹＥの分割領域の説明図である。

【図９】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣＤ
−ＥＹＥの水平方向領域の説明図である。

【図１０】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣ
Ｄ−ＥＹＥの垂直方向領域の説明である。

【図１１】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣ
Ｄ−ＥＹＥの駆動タイミング図である。

【図１２】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣ
Ｄ−ＥＹＥの駆動タイミング図である。

【図１３】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣ
Ｄ−ＥＹＥの駆動タイミング図である。

【図１４】本発明の一実施例であるイメージセンサＣＣ
Ｄ−ＥＹＥの駆動タイミング図である。

【図１５】検出領域に対する眼球像の模式図である。

【図１６】蓄積時間と増幅特性の設定のフローチャート
である。

【図１７】図４のＣＰＵに記憶されているＡＧＣテーブ
ルである。

【図１８】イメージセンサ出力の増幅特性図である。

【図１９】眼球輝度を求めるアルゴリズムを示したフロ
ーチャートである。

【図２０】眼球輝度を求めるアルゴリズムを示したフロ
ーチャートである。

【図２１】眼球輝度を求めるアルゴリズムを示したフロ
ーチャートである。

【図２２】視線検出方法の原理説明図である。

【図２３】眼球像とイメージセンサの出力図である。

【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７ピント板１０測光センサ１１接眼レンズ１３赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１４イメージセンサ（ＣＣＤ−ＥＹＥ）１５眼球１６角膜１７虹彩１９瞳孔２１スーパーインポーズ用ＬＥＤ２４ファインダ内ＬＣＤ２５照明用ＬＥＤ２７水銀スイッチ３１絞り１００ＣＰＵ１０１視線検出回路１０３焦点検出回路１０４信号入力回路１０５ＬＣＤ駆動回路１０６ＬＥＤ駆動回路１０７ＩＲＥＤ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）

───────────────────────────────────────────────────── 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 7316−2ＫＧ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の眼球を照明する手段と、該眼球
の反射像を検出する受光手段と、観察者がファインダ視
野を観察するために設けたファインダ手段とを備え、該
眼球の反射像を利用して観察者の視線方向を検出する視
線検出装置において、該眼球の反射像の検出領域を少な
くとも複数の領域に分割して、該反射像の輝度情報を検
出する輝度検出手段を設けたことを特徴とする視線検出
装置。
【請求項２】前記受光手段は、少なくとも複数の電荷
蓄積型の光電変換素子からなるイメージセンサを備え、
前記輝度検出手段により検出された輝度情報を基に、前
記イメージセンサの駆動条件を設定することを特徴とす
る請求項１記載の視線検出装置。
【請求項３】前記イメージセンサの蓄積時間、または
イメージセンサから出力されるセンサ出力信号の増幅特
性を、前記輝度検出手段により検出された輝度情報を基
に設定することを特徴とする請求項２記載の視線検出装
置。
【請求項４】前記輝度検出手段において検出された複
数の検出領域の輝度情報に対して、少なくとも検出領域
の中央部の領域の輝度情報を他の領域の輝度情報より重
み付けを行い、該眼球の反射像の輝度情報を演算する演
算手段を設けたことを特徴とする請求項１もしくは２、
もしくは３記載の視線検出装置。
【請求項５】前記反射像の輝度情報を基に、前記反射
像の特徴点を抽出するための像信号の閾値を設定するこ
とを特徴とする請求項１もしくは２、もしくは３、もし
くは４記載の視線検出装置。