JPH06148511A - 視線検出装置及びそれを有した光学装置 - Google Patents
視線検出装置及びそれを有した光学装置Info
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- JPH06148511A JPH06148511A JP4315834A JP31583492A JPH06148511A JP H06148511 A JPH06148511 A JP H06148511A JP 4315834 A JP4315834 A JP 4315834A JP 31583492 A JP31583492 A JP 31583492A JP H06148511 A JPH06148511 A JP H06148511A
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- G—PHYSICS
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- G03B2213/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
- G03B2213/02—Viewfinders
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- Focusing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 視線検出光学系の結像倍率やセンサの画素ピ
ッチを適切に設定することにより、観察者の視線を高精
度に検出することができる視線検出装置及びそれを用い
た光学装置を得ること。 【構成】 対象者の眼球を照明手段からの光束で照明
し、該眼球からの反射光に基づく眼球像を集光レンズに
よりエリア型のセンサ面上に結像し、該センサからの出
力信号を用いて演算手段により該眼球の視線を検出する
際、該集光レンズの結像倍率をβ、該センサの画素ピッ
チをＰとしたとき Ｐ／β＜０．４１（ｍｍ） なる条件を満足するように各要素を設定したこと。
ッチを適切に設定することにより、観察者の視線を高精
度に検出することができる視線検出装置及びそれを用い
た光学装置を得ること。 【構成】 対象者の眼球を照明手段からの光束で照明
し、該眼球からの反射光に基づく眼球像を集光レンズに
よりエリア型のセンサ面上に結像し、該センサからの出
力信号を用いて演算手段により該眼球の視線を検出する
際、該集光レンズの結像倍率をβ、該センサの画素ピッ
チをＰとしたとき Ｐ／β＜０．４１（ｍｍ） なる条件を満足するように各要素を設定したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は視線検出装置及びそれを
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
の撮影操作を行なうようにした視線検出装置及びそれを
有した光学装置に関するものである。
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
の撮影操作を行なうようにした視線検出装置及びそれを
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。
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。
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４は従来の視線検出装置を有した一眼レ
フカメラの要部断面図である。
フカメラの要部断面図である。
【０００５】同図において、１は撮影レンズである。２
は主ミラーで、ファインダー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イの下方の後述する焦点
検出装置６へ反射する。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より成ってい
る。
は主ミラーで、ファインダー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イの下方の後述する焦点
検出装置６へ反射する。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より成ってい
る。
【０００６】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６
ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６ｅ，複数のＣＣＤから
成るラインセンサー６ｆ等から構成されている。
置されたフィールドレンズ６ａ，反射ミラー６ｂ及び６
ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６ｅ，複数のＣＣＤから
成るラインセンサー６ｆ等から構成されている。
【０００７】焦点検出装置６は周知の例えば特開昭５９
−１０７３１１号公報や特開昭５９−１０７３１３号公
報で提案されている位相差方式を用いており、観察画面
内（ファインダー視野内）の複数の領域を測距点とし
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。
−１０７３１１号公報や特開昭５９−１０７３１３号公
報で提案されている位相差方式を用いており、観察画面
内（ファインダー視野内）の複数の領域を測距点とし
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。
【０００８】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偏向用のペンタダハ
プリズムである。
たピント板、８はファインダー光路偏向用のペンタダハ
プリズムである。
【０００９】ペンタダハプリズム８の射出面後方にはダ
イクロイックミラー面９ａを有した光分割器９と接眼レ
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。ダイクロイックミラー面９ａは例えば
可視光を透過し、赤外光を反射している。
イクロイックミラー面９ａを有した光分割器９と接眼レ
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。ダイクロイックミラー面９ａは例えば
可視光を透過し、赤外光を反射している。
【００１０】１０は絞り、１２は集光レンズ、１４は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
で集光レンズ１２に関して所定の位置にある撮影者眼１
５の瞳孔（虹彩）近傍と共役になるように配置されてい
る。１３ａ，１３ｂ（不図示）は各々照明光源であると
ころの赤外発光ダイオードで、接眼レンズ１１のまわり
に配置されている。
ＣＤ等の光電素子列を２次元的に配したイメージセンサ
で集光レンズ１２に関して所定の位置にある撮影者眼１
５の瞳孔（虹彩）近傍と共役になるように配置されてい
る。１３ａ，１３ｂ（不図示）は各々照明光源であると
ころの赤外発光ダイオードで、接眼レンズ１１のまわり
に配置されている。
【００１１】２０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２１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、ペンタダハプリズム８，光分割器９，
接眼レンズ１１を通って撮影者眼１５に達する。
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２１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、ペンタダハプリズム８，光分割器９，
接眼レンズ１１を通って撮影者眼１５に達する。
【００１２】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スーパーインポーズ用
ＬＥＤ２０によって照明する。そうすると、ファインダ
ー視野内で微小プリズムが光り、これにより焦点検出領
域（測距点）を表示している。
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スーパーインポーズ用
ＬＥＤ２０によって照明する。そうすると、ファインダ
ー視野内で微小プリズムが光り、これにより焦点検出領
域（測距点）を表示している。
【００１３】２２は撮影レンズ１内に設けた絞り、２３
は絞り駆動回路を含む絞り駆動装置、１０６は焦点調節
回路でレンズ駆動用モーター２４、駆動ギヤ２６等から
成るレンズ駆動部材を制御している。焦点調節回路１０
６は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２４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。
は絞り駆動回路を含む絞り駆動装置、１０６は焦点調節
回路でレンズ駆動用モーター２４、駆動ギヤ２６等から
成るレンズ駆動部材を制御している。焦点調節回路１０
６は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２４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。
【００１４】図５（Ａ）は、図４のＣＣＤ１４に投影さ
れた眼球像の該略図、図５（Ｂ）はＣＣＤ１４のライン
Ａ−Ａ上の出力強度図である。
れた眼球像の該略図、図５（Ｂ）はＣＣＤ１４のライン
Ａ−Ａ上の出力強度図である。
【００１５】同図に於いて、１７は虹彩、１８は瞳孔、
１９（１９ａ，１９ｂ）は角膜反射像である。観察者眼
１５を赤外発光ダイオード１３ａ，１３ｂにて照明する
と、観察者の眼球の角膜表面で反射した一部の赤外光に
より、光強度の強い２個１組の角膜反射像１９ａ，１９
ｂがＣＣＤ１４上に形成される。
１９（１９ａ，１９ｂ）は角膜反射像である。観察者眼
１５を赤外発光ダイオード１３ａ，１３ｂにて照明する
と、観察者の眼球の角膜表面で反射した一部の赤外光に
より、光強度の強い２個１組の角膜反射像１９ａ，１９
ｂがＣＣＤ１４上に形成される。
【００１６】又、観察者眼１５の角膜を透過した赤外光
の一部は虹彩１７で反射し、又瞳孔１８を通って網膜に
到達した光はほとんど反射しない。そのため虹彩１７と
瞳孔１８との境界で光強度の差が生じてその境界部分を
検出することにより、瞳孔１８の中心位置を算出してい
る。
の一部は虹彩１７で反射し、又瞳孔１８を通って網膜に
到達した光はほとんど反射しない。そのため虹彩１７と
瞳孔１８との境界で光強度の差が生じてその境界部分を
検出することにより、瞳孔１８の中心位置を算出してい
る。
【００１７】観察者がカメラのファインダー視野内のど
こを見ているかは、観察者の眼球の回転角を検出するこ
とによって求まる。
こを見ているかは、観察者の眼球の回転角を検出するこ
とによって求まる。
【００１８】観察者の眼球の回転角は２個の角膜反射像
１９ａ，１９ｂの中点と瞳孔１８の中心との間隔から算
出されるが、この間隔は視線検出光学系の結像倍率によ
って変化するため、観察者の眼球の回転角の検出精度は
視線検出光学系の結像倍率に依存する。
１９ａ，１９ｂの中点と瞳孔１８の中心との間隔から算
出されるが、この間隔は視線検出光学系の結像倍率によ
って変化するため、観察者の眼球の回転角の検出精度は
視線検出光学系の結像倍率に依存する。
【００１９】前記特開平１−２７４７３６号公報におい
ては、視線検出光学系の結像倍率は１以下となってい
る。
ては、視線検出光学系の結像倍率は１以下となってい
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】視線検出の際の視線検
出光学系の結像倍率を小さくすると、眼球の回転に対す
るエリア型のセンサ面上に結像した眼球像の移動量が小
さくなり、結果的に角膜反射像の中点と瞳孔の中心との
間隔の変化量が小さくなって視線検出精度が低下する。
出光学系の結像倍率を小さくすると、眼球の回転に対す
るエリア型のセンサ面上に結像した眼球像の移動量が小
さくなり、結果的に角膜反射像の中点と瞳孔の中心との
間隔の変化量が小さくなって視線検出精度が低下する。
【００２１】逆に視線検出光学系の結像倍率を大きくす
ると、視線検出精度は上がるが、エリア型のセンサの受
光部の面積が大きくなり、製作が難しくなり、又センサ
単体のコストが高くなるという問題点がある。
ると、視線検出精度は上がるが、エリア型のセンサの受
光部の面積が大きくなり、製作が難しくなり、又センサ
単体のコストが高くなるという問題点がある。
【００２２】又、センサの画素ピッチを大きくすると、
眼球の回転に対するセンサ面上に結像した眼球像の画素
間移動量が小さくなり、視線検出精度が低下する。
眼球の回転に対するセンサ面上に結像した眼球像の画素
間移動量が小さくなり、視線検出精度が低下する。
【００２３】逆にセンサの画素ピッチを小さくすると視
線検出精度は上がるが、演算処理すべき画素数が増加す
るため視線検出時間が長くなり、実使用上不適であると
いう問題点がある。
線検出精度は上がるが、演算処理すべき画素数が増加す
るため視線検出時間が長くなり、実使用上不適であると
いう問題点がある。
【００２４】又、一般にカメラのファインダー系は正位
置において水平方向の視野が広く、観察者の視線も水平
方向に動きやすいため、視線検出装置の視線検出精度も
水平方向の検出精度を高くする必要があるが、従来の視
線検出装置は特にこのようなことは考慮されていなかっ
た。
置において水平方向の視野が広く、観察者の視線も水平
方向に動きやすいため、視線検出装置の視線検出精度も
水平方向の検出精度を高くする必要があるが、従来の視
線検出装置は特にこのようなことは考慮されていなかっ
た。
【００２５】本発明は眼球の視線検出を行なう際の、視
線検出光学系の結像倍率やエリア型のセンサの画素ピッ
チ等を適切に設定することにより、視線を高精度に検出
することができる視線検出装置の提供を目的とする。
線検出光学系の結像倍率やエリア型のセンサの画素ピッ
チ等を適切に設定することにより、視線を高精度に検出
することができる視線検出装置の提供を目的とする。
【００２６】又、本発明は撮影者がファインダー系を覗
く際の接眼レンズの開口形状及びその面積、エリア型の
センサの画素ピッチや寸法等を適切に設定することによ
り視線を高精度に検出し、各種の撮影操作を行なうよう
にした視線検出装置を有した光学装置の提供を目的とす
る。
く際の接眼レンズの開口形状及びその面積、エリア型の
センサの画素ピッチや寸法等を適切に設定することによ
り視線を高精度に検出し、各種の撮影操作を行なうよう
にした視線検出装置を有した光学装置の提供を目的とす
る。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明の視線検出装置
は、 （１−１）対象者の眼球を照明手段からの光束で照明
し、該眼球からの反射光に基づく眼球像を集光レンズに
よりエリア型のセンサ面上に結像し、該センサからの出
力信号を用いて演算手段により該眼球の視線を検出する
際、該集光レンズの結像倍率をβ、該センサの画素ピッ
チをＰとしたとき Ｐ／β＜０．４１（ｍｍ） なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
としている。
は、 （１−１）対象者の眼球を照明手段からの光束で照明
し、該眼球からの反射光に基づく眼球像を集光レンズに
よりエリア型のセンサ面上に結像し、該センサからの出
力信号を用いて演算手段により該眼球の視線を検出する
際、該集光レンズの結像倍率をβ、該センサの画素ピッ
チをＰとしたとき Ｐ／β＜０．４１（ｍｍ） なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
としている。
【００２８】また本発明の視線検出装置を有した光学装
置は、 （１−２）ファインダー系を覗く観察者の眼球を照明手
段からの光束で照明し、該眼球からの反射光に基づく眼
球像を集光レンズによりエリア型のセンサ面上に結像
し、該センサからの出力信号を用いて演算手段により該
眼球の視線を検出する際、該ファインダー系の接眼レン
ズの射出面の投影面積をＳ２、該センサの受光部を該接
眼レンズの射出面に投影したときの投影面積をＳ１とし
たとき０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦１なる条件を満足すること
を特徴としている。
置は、 （１−２）ファインダー系を覗く観察者の眼球を照明手
段からの光束で照明し、該眼球からの反射光に基づく眼
球像を集光レンズによりエリア型のセンサ面上に結像
し、該センサからの出力信号を用いて演算手段により該
眼球の視線を検出する際、該ファインダー系の接眼レン
ズの射出面の投影面積をＳ２、該センサの受光部を該接
眼レンズの射出面に投影したときの投影面積をＳ１とし
たとき０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦１なる条件を満足すること
を特徴としている。
【００２９】（１−３）ファインダー系を覗く観察者の
眼球を照明手段からの光束で照明し、該眼球からの反射
光に基づく眼球像を集光レンズによりエリア型のセンサ
面上に結像し、該センサからの出力信号を用いて演算手
段により該眼球の視線を検出する際、該ファインダー系
の開口は第１方向を長辺とし、第２方向を短辺とする略
矩形状より成り、該センサの受光面は該第１方向を短辺
とし、該第２方向を長辺とする略矩形の画素から成るこ
とを特徴としている。
眼球を照明手段からの光束で照明し、該眼球からの反射
光に基づく眼球像を集光レンズによりエリア型のセンサ
面上に結像し、該センサからの出力信号を用いて演算手
段により該眼球の視線を検出する際、該ファインダー系
の開口は第１方向を長辺とし、第２方向を短辺とする略
矩形状より成り、該センサの受光面は該第１方向を短辺
とし、該第２方向を長辺とする略矩形の画素から成るこ
とを特徴としている。
【００３０】
【実施例】図１は本発明の視線検出装置の光学系の要部
概略図、図２は図１の一部分の拡大説明図、図３は本発
明の視線検出装置を有した光学装置の要部ブロック図で
ある。
概略図、図２は図１の一部分の拡大説明図、図３は本発
明の視線検出装置を有した光学装置の要部ブロック図で
ある。
【００３１】図３は本発明の視線検出装置を光学装置と
して一眼レフカメラに適用したときを示している。又、
このときの光学系の構成は図４と略同じである。このた
め図１，図３において図４で示した要素と同一要素には
同符番を付している。
して一眼レフカメラに適用したときを示している。又、
このときの光学系の構成は図４と略同じである。このた
め図１，図３において図４で示した要素と同一要素には
同符番を付している。
【００３２】本実施例においてカメラのファインダー系
を覗く観察者が、撮影しようとする被写体を見ながらレ
リーズスイッチ（不図示）の前段を押すと信号入力回路
１０４はその操作を検知し、演算手段としてのＣＰＵ１
００にその入力信号が送信される。レリーズスイッチの
前段操作が行なわれたのを検知したＣＰＵ１００は視線
検出回路１０１に視線検出の実行を命令する。
を覗く観察者が、撮影しようとする被写体を見ながらレ
リーズスイッチ（不図示）の前段を押すと信号入力回路
１０４はその操作を検知し、演算手段としてのＣＰＵ１
００にその入力信号が送信される。レリーズスイッチの
前段操作が行なわれたのを検知したＣＰＵ１００は視線
検出回路１０１に視線検出の実行を命令する。
【００３３】視線検出回路１０１は照明手段としての赤
外発光ダイオード（以下ｉＲＥＤと称する）１３ａ，１
３ｂを点灯し、観察者の眼球１５を照明する。又ｉＲＥ
Ｄ１３ａ，１３ｂの点灯時間と同期してＣＣＤ１４では
画像蓄積が実行される。
外発光ダイオード（以下ｉＲＥＤと称する）１３ａ，１
３ｂを点灯し、観察者の眼球１５を照明する。又ｉＲＥ
Ｄ１３ａ，１３ｂの点灯時間と同期してＣＣＤ１４では
画像蓄積が実行される。
【００３４】図１において、観察者眼１５がｉＲＥＤ１
３ａ，１３ｂにて照明されると、一部の赤外光は角膜１
６の表面で反射し、それに基づく眼球像（角膜反射像）
１９ａ，１９ｂは順に接眼レンズ１１，光分割器９，絞
り１０を介し、集光レンズ１２によってＣＣＤ１４の受
光面上に結像する。ここで角膜反射像１９ａ，１９ｂは
角膜１６での反射によって生じたｉＲＥＤ１３ａ，１３
ｂの虚像である。
３ａ，１３ｂにて照明されると、一部の赤外光は角膜１
６の表面で反射し、それに基づく眼球像（角膜反射像）
１９ａ，１９ｂは順に接眼レンズ１１，光分割器９，絞
り１０を介し、集光レンズ１２によってＣＣＤ１４の受
光面上に結像する。ここで角膜反射像１９ａ，１９ｂは
角膜１６での反射によって生じたｉＲＥＤ１３ａ，１３
ｂの虚像である。
【００３５】一方、角膜１６を透過した赤外光は虹彩１
７で反射し、その虹彩に関する像は同様に接眼レンズ１
１，光分割器９，絞り１０を透過後、集光レンズ１２に
よってＣＣＤ１４の受光面上に結像する。
７で反射し、その虹彩に関する像は同様に接眼レンズ１
１，光分割器９，絞り１０を透過後、集光レンズ１２に
よってＣＣＤ１４の受光面上に結像する。
【００３６】又、瞳孔を通過した赤外光は網膜まで到達
するが、網膜での反射は少ないため、瞳孔を通過した赤
外光はＣＣＤ１４にはほとんど戻ってこない。尚、アは
視線検出光学系の光軸、イは眼球の光軸である。
するが、網膜での反射は少ないため、瞳孔を通過した赤
外光はＣＣＤ１４にはほとんど戻ってこない。尚、アは
視線検出光学系の光軸、イは眼球の光軸である。
【００３７】一般に視線検出光学系の集光レンズ１２
は、観察者眼１５が接眼レンズ１１から所定の位置（一
般にはファインダー系の瞳位置）にあるときに該観察者
眼１５の虹彩１７とＣＣＤ１４の受光面とが略共役とな
るように設定している。
は、観察者眼１５が接眼レンズ１１から所定の位置（一
般にはファインダー系の瞳位置）にあるときに該観察者
眼１５の虹彩１７とＣＣＤ１４の受光面とが略共役とな
るように設定している。
【００３８】又、カメラのファインダー系を覗く観察者
眼１５は接眼レンズ１１に対してＸ−Ｙ−Ｚ方向に自由
に動くことが可能であるが、ファインダー系の瞳の位置
から大きく外れるとファインダー視野内の像がけられて
しまうため、接眼レンズ１１の光軸（Ｚ軸）に対する観
察者眼１５のシフトは限定される。
眼１５は接眼レンズ１１に対してＸ−Ｙ−Ｚ方向に自由
に動くことが可能であるが、ファインダー系の瞳の位置
から大きく外れるとファインダー視野内の像がけられて
しまうため、接眼レンズ１１の光軸（Ｚ軸）に対する観
察者眼１５のシフトは限定される。
【００３９】そのため、観察者眼１５の移動範囲は図２
に示すように接眼レンズ１１の有効光束領域（実線内；
面積Ｓ２）に対して点線で示した範囲内Ｓ１に集中し、
その領域は略半分の面積に相当する。
に示すように接眼レンズ１１の有効光束領域（実線内；
面積Ｓ２）に対して点線で示した範囲内Ｓ１に集中し、
その領域は略半分の面積に相当する。
【００４０】そこで本実施例では、ＣＣＤ１４の受光部
の接眼レンズ１１の射出面への投影面積をＳ１としたと
き、視線検出光学系において ０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦１ ‥‥‥（１） を満足するように光学系の結像倍率と、ＣＣＤ１４の受
光部の面積を設定している。
の接眼レンズ１１の射出面への投影面積をＳ１としたと
き、視線検出光学系において ０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦１ ‥‥‥（１） を満足するように光学系の結像倍率と、ＣＣＤ１４の受
光部の面積を設定している。
【００４１】これにより観察者眼１５の眼球像がＣＣＤ
１４の受光部に適切に結像されるようにしている。そし
てＣＣＤ１４において、所定の眼球像の蓄積が終了する
と、視線検出回路１０１はＣＣＤ１４の像信号を増幅し
てＣＰＵ１００に送信する。
１４の受光部に適切に結像されるようにしている。そし
てＣＣＤ１４において、所定の眼球像の蓄積が終了する
と、視線検出回路１０１はＣＣＤ１４の像信号を増幅し
てＣＰＵ１００に送信する。
【００４２】ＣＰＵ１００において、眼球像の信号はＡ
／Ｄ変換された後、所定のアルゴリズムに従い、眼球像
の特徴抽出が実行される。一連の演算処理において、角
膜反射像１９ａ，１９ｂの位置及び瞳孔の中心Ｃの位置
が求まると、後述の算出式に基づき観察者眼１５の回転
角θが算出される。
／Ｄ変換された後、所定のアルゴリズムに従い、眼球像
の特徴抽出が実行される。一連の演算処理において、角
膜反射像１９ａ，１９ｂの位置及び瞳孔の中心Ｃの位置
が求まると、後述の算出式に基づき観察者眼１５の回転
角θが算出される。
【００４３】更に、観察者眼１５の回転角θより観察者
のファインダー系内の観察位置が算出される。
のファインダー系内の観察位置が算出される。
【００４４】ＣＰＵ１００は、算出された観察者の観察
位置に近い焦点検出領域にて撮影レンズ１の焦点検出を
行なうべく、自動焦点検出回路１０３に焦点検出開始信
号を送出する。自動焦点検出回路１０３は焦点検出装置
６から得られた所定の焦点検出領域の被写体信号をＣＰ
Ｕ１００に送出する。
位置に近い焦点検出領域にて撮影レンズ１の焦点検出を
行なうべく、自動焦点検出回路１０３に焦点検出開始信
号を送出する。自動焦点検出回路１０３は焦点検出装置
６から得られた所定の焦点検出領域の被写体信号をＣＰ
Ｕ１００に送出する。
【００４５】ＣＰＵ１００は、観察者のファインダー系
内の観察位置に近い焦点検出領域の焦点調節状態を算出
し、撮影レンズ１を合焦させるための焦点調節量及び方
向を焦点調節回路１０６に送出する。焦点調節回路１０
６は撮影レンズ１の駆動用モーター２４に駆動信号を送
信し、撮影レンズ１を合焦位置まで駆動させる。
内の観察位置に近い焦点検出領域の焦点調節状態を算出
し、撮影レンズ１を合焦させるための焦点調節量及び方
向を焦点調節回路１０６に送出する。焦点調節回路１０
６は撮影レンズ１の駆動用モーター２４に駆動信号を送
信し、撮影レンズ１を合焦位置まで駆動させる。
【００４６】ＣＰＵ１００にて、撮影レンズ１が合焦し
たことが判定されるとＣＰＵ１００は表示回路１０５に
合焦表示信号を送信し、合焦表示を実行させる。合焦表
示は、所定のスーパーインポーズ用ＬＥＤ２０を点灯す
ることによって行なわれる。
たことが判定されるとＣＰＵ１００は表示回路１０５に
合焦表示信号を送信し、合焦表示を実行させる。合焦表
示は、所定のスーパーインポーズ用ＬＥＤ２０を点灯す
ることによって行なわれる。
【００４７】観察者が自分が注視した被写体に撮影レン
ズ１が合焦したことを認識し、撮影を行なうためにレリ
ーズスイッチ（不図示）の後段を押しこむこと、信号入
力回路１０４はレリーズ信号をＣＰＵ１００に送信す
る。
ズ１が合焦したことを認識し、撮影を行なうためにレリ
ーズスイッチ（不図示）の後段を押しこむこと、信号入
力回路１０４はレリーズ信号をＣＰＵ１００に送信す
る。
【００４８】ＣＰＵ１００は、測光回路１０２より測光
情報を引き出し、露出値を決定する。ＣＰＵ１００は絞
り駆動回路１０７に決定された絞り値を送出すると同時
に、シャッター制御回路１０８にシャッタースピード情
報を送出する。主ミラー２及びサブミラー３が撮影光路
外に退避されると、シャッター４が開いて、フィルム５
が露光される。
情報を引き出し、露出値を決定する。ＣＰＵ１００は絞
り駆動回路１０７に決定された絞り値を送出すると同時
に、シャッター制御回路１０８にシャッタースピード情
報を送出する。主ミラー２及びサブミラー３が撮影光路
外に退避されると、シャッター４が開いて、フィルム５
が露光される。
【００４９】シャッター４が閉じてフィルム５への露光
が終わると、ＣＰＵ１００はモーター制御回路１０９に
フィルム巻き上げ信号を送信し、フィルム５の巻き上げ
を行なう。
が終わると、ＣＰＵ１００はモーター制御回路１０９に
フィルム巻き上げ信号を送信し、フィルム５の巻き上げ
を行なう。
【００５０】視線を演算する演算回路であるところのＣ
ＰＵ１００において、角膜反射像１９ａ，１９ｂの位置
と瞳孔の中心Ｃの位置が求まると、以下のように観察者
眼１５の回転角θが算出される。
ＰＵ１００において、角膜反射像１９ａ，１９ｂの位置
と瞳孔の中心Ｃの位置が求まると、以下のように観察者
眼１５の回転角θが算出される。
【００５１】１組の角膜反射像１９ａ，１９ｂのＣＣＤ
１４面上のＸ方向の位置をＸ１ａ，Ｘ１ｂ、瞳孔の中心
Ｃの位置をＸＣとすると観察者眼１５のＺ軸に対するＸ
方向の回転角θＸは
１４面上のＸ方向の位置をＸ１ａ，Ｘ１ｂ、瞳孔の中心
Ｃの位置をＸＣとすると観察者眼１５のＺ軸に対するＸ
方向の回転角θＸは
【００５２】
【数１】 式を満足する。ここでβは視線検出光学系の結像倍率、
ＯＣは角膜１６の曲率中心Ｏと瞳孔の中心Ｃとの距離、
Pitch XはＣＣＤ１４のＸ方向の画素ピッチである。
ＯＣは角膜１６の曲率中心Ｏと瞳孔の中心Ｃとの距離、
Pitch XはＣＣＤ１４のＸ方向の画素ピッチである。
【００５３】今、瞳孔の中心Ｃと角膜反射像１９ａ，１
９ｂの中点との間隔をδとして（２）式をδに関して微
分すると、次式が得られる。
９ｂの中点との間隔をδとして（２）式をδに関して微
分すると、次式が得られる。
【００５４】
【数２】 一眼レフカメラの場合、視線検出精度としてファインダ
ー画面を水平方向（Ｘ方向）に５つ以上分割した領域が
分離できることが望ましい。一眼レフカメラにおけるフ
ァインダー系の水平視野は多くの場合、約３０[deg]程
度である。このため、約０．１１[rad]より小さい視線
検出精度が必要である。
ー画面を水平方向（Ｘ方向）に５つ以上分割した領域が
分離できることが望ましい。一眼レフカメラにおけるフ
ァインダー系の水平視野は多くの場合、約３０[deg]程
度である。このため、約０．１１[rad]より小さい視線
検出精度が必要である。
【００５５】そこで、瞳孔の中心Ｃと角膜反射像１９
ａ，１９ｂとの間隔δのソフト上の分解能を１［ｐｉｘ
ｅｌ］とすると、 ｄθＸ／ｄδ＜０．１１ ‥‥‥（４） を満足する必要がある。
ａ，１９ｂとの間隔δのソフト上の分解能を１［ｐｉｘ
ｅｌ］とすると、 ｄθＸ／ｄδ＜０．１１ ‥‥‥（４） を満足する必要がある。
【００５６】今、仮に ＯＣ＝４．１[mm]，θＸ＝０[rad] とすると、（３），（４）式より、 Pitch X／β＜０．４１[mm] ‥‥‥（５） が成り立つ。
【００５７】本実施例では、（５）式を満足するように
結像倍率βと画素ピッチPitch Xを設定し、これにより
視線を高精度に検出している。
結像倍率βと画素ピッチPitch Xを設定し、これにより
視線を高精度に検出している。
【００５８】又、ＣＣＤ１４のＸ方向の画素ピッチをPi
tch X＝０．０２[mm]とすると、視線検出光学系の倍率
βは β＝０．０４９ を満足するように設定すればよい。観察者１５が接眼レ
ンズ１１から所定の位置にあるときの視線検出光学系の
結像倍率βが決定すると、接眼レンズ１１の射出面での
結像倍率βＯも決定される。
tch X＝０．０２[mm]とすると、視線検出光学系の倍率
βは β＝０．０４９ を満足するように設定すればよい。観察者１５が接眼レ
ンズ１１から所定の位置にあるときの視線検出光学系の
結像倍率βが決定すると、接眼レンズ１１の射出面での
結像倍率βＯも決定される。
【００５９】ＣＣＤ１４の受光部の面積ＳＯは（１）式
より、
より、
【００６０】
【数３】 を満足するように構成すればよい。
【００６１】尚、本実施例においてＸ方向の視線検出精
度を用いて説明を行なったが、Ｙ方向の視線検出精度を
考慮する場合も同様に、計算を行なえばよい。Ｙ方向の
視線検出精度はＸ方向に比べて検出精度が低くてもよい
ため、例えばＣＣＤ１４のＹ方向の画素ピッチの設定を
Pitch Y＝０．０３[mm]に設定すればよい。それによっ
てＹ方向の視線検出精度はＸ方向に対して０．６７倍と
なる。
度を用いて説明を行なったが、Ｙ方向の視線検出精度を
考慮する場合も同様に、計算を行なえばよい。Ｙ方向の
視線検出精度はＸ方向に比べて検出精度が低くてもよい
ため、例えばＣＣＤ１４のＹ方向の画素ピッチの設定を
Pitch Y＝０．０３[mm]に設定すればよい。それによっ
てＹ方向の視線検出精度はＸ方向に対して０．６７倍と
なる。
【００６２】このように本実施例では、ファインダー系
の開口（ファインダー視野）がＸ方向（第１方向）を長
辺とし、Ｙ方向（第２方向）を短辺とする略矩形状とし
たときＣＣＤ１４の画素ピッチがＸ方向を短辺（ピッチ
Ｐ＝０．０２mm）とし、Ｙ方向を長辺（ピッチＰ＝０．
０３mm）とする略矩形状より構成している。
の開口（ファインダー視野）がＸ方向（第１方向）を長
辺とし、Ｙ方向（第２方向）を短辺とする略矩形状とし
たときＣＣＤ１４の画素ピッチがＸ方向を短辺（ピッチ
Ｐ＝０．０２mm）とし、Ｙ方向を長辺（ピッチＰ＝０．
０３mm）とする略矩形状より構成している。
【００６３】今、観察者眼１５が接眼レンズ１１より距
離２０[mm]離れているときの視線検出光学系の結像倍率
βをβ＝０．０９となるように設定すると、接眼レンズ
１１の射出面での結像倍率はおよそβＯ＝０．１４とな
る。
離２０[mm]離れているときの視線検出光学系の結像倍率
βをβ＝０．０９となるように設定すると、接眼レンズ
１１の射出面での結像倍率はおよそβＯ＝０．１４とな
る。
【００６４】接眼レンズ１１の射出面積を Ｓ２＝１６＊１０[mm*mm] とすると、ＣＣＤ１４の受光部の面積ＳＯは（６）式よ
り １．５７≦ＳＯ≦３．１４[mm*mm] ‥‥‥（７） を満足すればよい。例えばＣＣＤ１４の受光部の面積を ＳＯ＝１．６＊１[mm*mm] と設定すると、８０＊３３の画素数で眼球像の検出が可
能となる。
り １．５７≦ＳＯ≦３．１４[mm*mm] ‥‥‥（７） を満足すればよい。例えばＣＣＤ１４の受光部の面積を ＳＯ＝１．６＊１[mm*mm] と設定すると、８０＊３３の画素数で眼球像の検出が可
能となる。
【００６５】又、図２において、観察者眼１５の移動範
囲を接眼レンズ１１の有効光束領域Ｓ２に対して上下左
右均等な割合で狭めた領域（点線内）Ｓ１で示している
が、例えば不図示の接眼枠を観察者眼１５がファインダ
ー光軸アに対して上下方向に移動しにくいように設計す
れば、上下方向の観察者眼の移動範囲を制限することが
可能である。
囲を接眼レンズ１１の有効光束領域Ｓ２に対して上下左
右均等な割合で狭めた領域（点線内）Ｓ１で示している
が、例えば不図示の接眼枠を観察者眼１５がファインダ
ー光軸アに対して上下方向に移動しにくいように設計す
れば、上下方向の観察者眼の移動範囲を制限することが
可能である。
【００６６】又、本実施例において一眼レフカメラに配
設した視線検出光学系に関して説明を行なったが、電子
ファインダーを有するビデオカメラ等においても同様
で、ビデオカメラのファインダー系において例えば画面
（水平視野約１８[deg]）を水平方向に３分割以上した
領域を分離可能な視線検出精度が必要とされる場合、
（４）式で示した関係式を同様に満足するように視線検
出光学系を構成すればよい。
設した視線検出光学系に関して説明を行なったが、電子
ファインダーを有するビデオカメラ等においても同様
で、ビデオカメラのファインダー系において例えば画面
（水平視野約１８[deg]）を水平方向に３分割以上した
領域を分離可能な視線検出精度が必要とされる場合、
（４）式で示した関係式を同様に満足するように視線検
出光学系を構成すればよい。
【００６７】
【発明の効果】本発明によれば以上のように眼球の視線
検出を行なう際の、視線検出光学系の結像倍率やエリア
型のセンサの画素ピッチ等を適切に設定することによ
り、視線を高精度に検出することができる視線検出装置
を達成することができる。
検出を行なう際の、視線検出光学系の結像倍率やエリア
型のセンサの画素ピッチ等を適切に設定することによ
り、視線を高精度に検出することができる視線検出装置
を達成することができる。
【００６８】又、撮影者がファインダー系を覗く際の接
眼レンズの開口形状及びその面積、エリア型のセンサの
画素ピッチや寸法等を適切に設定することにより視線を
高精度に検出し、各種の撮影操作を行なうようにした視
線検出装置を有した光学装置を達成することができる。
眼レンズの開口形状及びその面積、エリア型のセンサの
画素ピッチや寸法等を適切に設定することにより視線を
高精度に検出し、各種の撮影操作を行なうようにした視
線検出装置を有した光学装置を達成することができる。
【図１】 本発明の視線検出装置の光学系の要部概略
図
図
【図２】 図１の一部分の拡大説明図
【図３】 本発明の視線検出装置を有した光学装置の
要部ブロック図
要部ブロック図
【図４】 従来の視線検出装置を有した一眼レフカメ
ラの要部概略図
ラの要部概略図
【図５】 図４の一部分の説明図
１ 撮影レンズ ４ シャッター ５ 感光面 ６ 焦点検出装置 ７ ピント板 ８ ペンタダハプリズム ９ 光分割器 １０ 絞り １１ 接眼レンズ １２ 集光レンズ １３ａ，１３ｂ 照明手段 １４ ＣＣＤ（センサ） １５ 観察者眼 １６ 角膜 １７ 虹彩 １９ａ，１９ｂ 角膜反射像
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 (3)
- 【請求項１】 対象者の眼球を照明手段からの光束で照
明し、該眼球からの反射光に基づく眼球像を集光レンズ
によりエリア型のセンサ面上に結像し、該センサからの
出力信号を用いて演算手段により該眼球の視線を検出す
る際、該集光レンズの結像倍率をβ、該センサの画素ピ
ッチをＰとしたとき Ｐ／β＜０．４１（ｍｍ） なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
とする視線検出装置。 - 【請求項２】 ファインダー系を覗く観察者の眼球を照
明手段からの光束で照明し、該眼球からの反射光に基づ
く眼球像を集光レンズによりエリア型のセンサ面上に結
像し、該センサからの出力信号を用いて演算手段により
該眼球の視線を検出する際、該ファインダー系の接眼レ
ンズの射出面の投影面積をＳ２、該センサの受光部を該
接眼レンズの射出面に投影したときの投影面積をＳ１と
したとき ０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦１ なる条件を満足することを特徴とする視線検出装置を有
した光学装置。 - 【請求項３】 ファインダー系を覗く観察者の眼球を照
明手段からの光束で照明し、該眼球からの反射光に基づ
く眼球像を集光レンズによりエリア型のセンサ面上に結
像し、該センサからの出力信号を用いて演算手段により
該眼球の視線を検出する際、該ファインダー系の開口は
第１方向を長辺とし、第２方向を短辺とする略矩形状よ
り成り、該センサの受光面は該第１方向を短辺とし、該
第２方向を長辺とする略矩形の画素から成ることを特徴
とする視線検出装置を有した光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315834A JPH06148511A (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 視線検出装置及びそれを有した光学装置 |
| US08/692,639 US5610681A (en) | 1992-10-31 | 1996-08-05 | Optical eye-control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315834A JPH06148511A (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 視線検出装置及びそれを有した光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148511A true JPH06148511A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=18070137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315834A Pending JPH06148511A (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 視線検出装置及びそれを有した光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5610681A (ja) |
| JP (1) | JPH06148511A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09269527A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Canon Inc | 視線検出手段を有したファインダー系 |
| US7298414B2 (en) * | 2003-01-29 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Digital camera autofocus using eye focus measurement |
| US7119319B2 (en) * | 2004-04-08 | 2006-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device |
| JP6198599B2 (ja) | 2013-12-16 | 2017-09-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107313A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Canon Inc | 焦点検出信号処理方法 |
| US4559446A (en) * | 1982-02-18 | 1985-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting system using light from an imaging optical system for focus detection |
| JPS59107311A (ja) * | 1982-12-11 | 1984-06-21 | Canon Inc | 焦点検出信号処理方法 |
| JPS6370297A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | 株式会社東芝 | 情報処理装置 |
| JPS63108808A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光検知器内蔵プリアンプ |
| US5327191A (en) * | 1987-06-11 | 1994-07-05 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Eye direction detecting apparatus |
| JPS6464630A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-10 | Hitachi Medical Corp | Electrocardiographic synchronous type x-ray ct apparatus |
| JPH01105298A (ja) * | 1987-11-02 | 1989-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | マトリクス表示装置 |
| JP2763296B2 (ja) * | 1988-04-26 | 1998-06-11 | キヤノン株式会社 | 注視点方向検出装置を有する光学装置 |
| US6014524A (en) * | 1988-03-23 | 2000-01-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Camera with visual axis detecting device |
| JP2505854B2 (ja) * | 1988-03-23 | 1996-06-12 | キヤノン株式会社 | 視線検出手段を備えるカメラ |
| JP2886865B2 (ja) * | 1988-05-16 | 1999-04-26 | キヤノン株式会社 | 焦点調節状態検出装置 |
| US5225862A (en) * | 1989-02-08 | 1993-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Visual axis detector using plural reflected image of a light source |
-
1992
- 1992-10-31 JP JP4315834A patent/JPH06148511A/ja active Pending
-
1996
- 1996-08-05 US US08/692,639 patent/US5610681A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5610681A (en) | 1997-03-11 |
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