JPH07275207A - 視線検出装置 - Google Patents

視線検出装置

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Publication number
JPH07275207A
JPH07275207A JP6073641A JP7364194A JPH07275207A JP H07275207 A JPH07275207 A JP H07275207A JP 6073641 A JP6073641 A JP 6073641A JP 7364194 A JP7364194 A JP 7364194A JP H07275207 A JPH07275207 A JP H07275207A
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JP
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line
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data
sight
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JP6073641A
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Inventor
Hirofumi Nakano
広文 中野
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 既に入っているデータのどれかを消去するこ
となく多くの人が利用でき、かつ正確な視線検出を簡単
に行うことができるようにする。 【構成】 ファインダ画面に対する観察者の視線位置を
検出する視線検出手段6と、上記視線検出手段6の検出
出力に視軸方向と注視点方向の偏差に当たる補正を行っ
て上記観察者の眼が注視している点方向の情報を出力す
る補正手段20と、上記補正手段20の補正係数P6を
求めるための補正係数生成手段21と、少なくとも1つ
の補正係数、または補正係数を求めるためのデータP3
を記憶しておくメモリー22とを備えるとともに、上記
メモリ22に記憶されているデータP3を使って補正係
数を求める第1の補正係数生成手段21aと、上記メモ
リ22に記憶されているデータを使わずに補正係数を求
める第2の補正係数生成手段21bとを設け、たくさん
の人々が利用する場合でも既に入っているデータのどれ
かを消去することなく視線検出を行うことができるよう
にする。

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係わり、
特に、ビデオカメラに設ける視線検出装置に用いて好適
なものである。
【0002】
【従来の技術】観察者の視軸と注視点の偏差を補正する
手段を備えた視線検出装置が、例えば、特願平4−26
2750号明細書により既に提案されている。上記明細
書にて提案されている技術は、観察者の視軸と注視点の
偏差を補正する手段と、眼球回転角や瞳孔径等から求め
られる上記補正手段の情報(個人差データ)を求めてカ
メラに登録する(以後キャリブレーションとする)手段
について記載されている。
【0003】特に、同一撮影者が色々な撮影条件のもと
で同一のキャリブレーション登録ナンバーに再登録を繰
り返すことにより、個人差データを蓄積更新することが
できるので、上記蓄積更新されたデータを使って上記偏
差を補正することにより、視線検出精度がより向上する
ことが上記公報には記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パーティ会
場や行楽地などにおいてビデオカメラで撮影するときに
は、必ずしも同一撮影者が撮影しているとは限らず、比
較的大勢で代わる代わる撮影することが多い。
【0005】しかし、上記特願平4−262750号明
細書に記載のビデオカメラの場合には、個人差データを
記憶できる撮影者数が決まっているため、上記記憶可能
な所定数を超えてしまったときは、既に入っていたデー
タのどれかを消去しなければならなかった。
【0006】また、正確な視線検出をするために、必要
なキャリブレーションを事前に行うためには、ある程度
の長い時間が必要となってしまうことは避けられず、こ
のことにより視線検出モードが敬遠されることもあっ
た。
【0007】本発明は上述の問題点にかんがみ、既に入
っているデータのどれかを消去することなく多くの人が
利用できるようにするとともに、正確な視線検出を簡単
に行うことができるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の視線検出装置
は、ファインダ画面に対する観察者の視線位置を検出す
る視線検出手段と、上記視線検出手段の検出出力に視軸
方向と注視点方向の偏差に当たる補正を行って上記観察
者の眼が注視している点方向の情報を出力する補正手段
と、上記補正手段で行う補正の係数を求めるための補正
係数生成手段と、上記補正係数を生成するために、少な
くとも1つの補正係数またはある補正係数を求めるため
のデータを記憶しておくためのメモリーとを備えた視線
検出装置であって、上記メモリに記憶されたデータを使
って補正係数を求める第1の補正係数生成手段と、上記
メモリに記憶されたデータを使わずに補正係数を求める
第2の補正係数生成手段とを設けている。
【0009】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記メモリに記憶されたデータを使って補正係数を求め
る第1の補正係数生成手段と、上記メモリに記憶された
データを使わずに補正係数を求める第2の補正係数生成
手段とを選択できる選択手段を設けている。
【0010】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記メモリに記憶されたデータを使わずに補正係数
を求める第2の補正係数生成手段を選択した場合は、上
記メモリに記憶されたデータを消去するシステムコント
ロール手段を設けている。
【0011】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記メモリは特定の観察者の眼に依らない補正デー
タを少なくとも1つは記憶している。
【0012】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記特定の観察者の眼に依らない補正データの1つ
は、予め複数の観察者から得られた補正データの平均値
である。
【0013】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記特定の観察者の眼に依らない補正データの1つ
は、複数の人の注視点と視軸の偏差を統計的に処理して
得られたデータから求められる補正データである。
【0014】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記補正手段は、補正手段の補正係数を求める動作
を実行せずに視線検出を要求される操作が行われたとき
に、上記メモリから補正データを読み込むようにしてい
る。
【0015】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記視線検出装置はビデオカメラの光学装置に設け
られている。
【0016】
【作用】本発明の視線検出装置は上記技術手段を有する
ので、メモリに記憶されている個人差データを使って補
正係数を求める手段と、上記個人差データを使わずに補
正係数を求める手段とを選択することができるようにな
り、上記メモリに記憶された個人差データを使わずに補
正係数を求める手段を選択してキャリブレーションを実
行した場合には過去の個人差データは消去され、新しく
キャリブレーションにより求めた値に更新される。
【0017】また、本発明の他の特徴によれば、所定の
補正係数を上記メモリに記憶させておくとともに、それ
を書き換え不能にしておけば、キャリブレーションを実
行していない撮影者が覗いても、上記撮影者の視線検出
データをある程度の正確さで補正することができるよう
になる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の視線検出装置の一実施例を図
面を参照して説明する。図1は、本発明の視線検出装置
の概略構成を示すブロック図、図2は本発明のキャリブ
レーションのフローチャート、図3は本発明を適用した
ビデオカメラの上面図、図4は背面図である。また、図
5は、本発明のビデオカメラの概略構成を示す構成図、
図6はキャリブレーション時のファインダ画面の表示例
を示す図であり、図7は同一点を見たときの眼球回転角
が瞳孔径により異なる様子を示す図である。
【0019】図1に示したように、本実施例の視線検出
装置は、視線検出手段6と、補正手段20と、補正係数
生成手段21と、メモリー22と、選択手段23とを具
備している。
【0020】上記視線検出手段6は、視線情報P2に基
づいてファインダ画面に対する観察者の視線Eの位置を
検出するためのものである。また、上記補正手段20
は、上記視線検出手段6の検出出力に視軸方向と注視点
方向の偏差に当たる補正を行って上記観察者の眼の注視
点方向の情報P1を出力する。
【0021】上記補正係数生成手段21は、上記補正手
段20の補正係数P6を求めるために設けられているも
のであり、メモリー22は上記補正係数生成手段で補正
係数を生成するための補正係数や、補正係数を求めるた
めのデータP3を記憶しておくためのものである。本実
施例においては、少なくとも1つの補正係数または補正
係数を求めるためのデータを上記メモリー22に記憶し
ている。
【0022】上記補正係数生成手段21には、第1の補
正係数生成手段21aおよび第2の補正係数生成手段2
1bが設けられている。これらの2つの補正係数生成手
段21aおよび21bのうち、第1の補正係数生成手段
21aは、メモリ22に記憶されているデータP3を使
って補正係数P6を求めるために設けられている。ま
た、第2の補正係数生成手段21bは、上記メモリ22
に記憶されているデータを使わずに補正係数P6を求め
るために設けられているものである。
【0023】また、選択手段23は、入力される選択情
報P4に従って上記第1の補正係数生成手段21aを用
いて補正係数を求めるのか、あるいは上記第2の補正係
数生成手段21bを用いて補正係数を求めるのかを選択
するために設けられているものであり、上記選択情報P
4に応じて選択信号P5を補正係数生成手段21に出力
する。
【0024】以下、本発明の視線検出装置をビデオカメ
ラに用いた例を図面を参照して説明する。本実施例のビ
デオカメラは、図5に示したように、レンズ撮像系1
と、ファインダ画面2と、ファインダ3と、接眼レンズ
4と、視線検出手段6と、表示回路7と、システムコン
トロール手段8とを有している。
【0025】上記レンズ撮像系1は、被写体を撮像する
ために設けられているものであり、ズームレンズを備え
ている。また、ファインダ3は、レンズ撮像系1により
撮像される被写体を観察するために設けられているもの
であり、ファインダ画面2を備えている。
【0026】上記接眼レンズ4は、上記ファインダ3の
前に配置されていて、撮影者は上記接眼レンズ4を介し
て上記ファインダ画面2を見るようになされている。ま
た、上記視線検出手段6は、撮影者の眼5の視線Eを検
出するものである。
【0027】表示回路7は、フォーカスエリアの概略を
表すAF枠や、後述する視線スイッチの指標や、その他
テープカウンターや撮影モードなど撮影者に必要な情報
等をファインダ画面2へ表示する。また、システムコン
トロール手段8はこのカメラの各部を制御するために設
けられているものである。
【0028】上記視線検出手段6は、撮影者の眼5に赤
外光を照射する赤外発行ダイオード60と、可視光を透
過して赤外光を反射するダイクロイックミラー61と、
上記ダイクロイックミラー61にて反射された赤外光を
集光する集光レンズ62と、上記集光レンズ62により
集光された赤外光を電気信号に変換する光電変換素子6
3と、上記光電変換素子63上の撮影者の眼5の像を基
に、撮影者のファインダ画面2上の注視点を求める注視
点検出回路64とを具備している。
【0029】ダイクロイックミラー61は、可視光を透
過するため、撮影者は接眼レンズ4を通してファインダ
画面2を観察することができる。また、ダイクロイック
ミラー61は、赤外光を反射するため、赤外発光ダイオ
ード60によって照射された眼5の反射像を反射させ
る。この反射像が集光レンズ62で集光され、光電変換
素子63上に像を結ぶようになっている。
【0030】注視点検出回路64は、図示しないメモリ
を備え、光電変換素子63上の撮影者の眼5の像を基
に、例えば、特開平1−241511号公報、特開平2
−32312号公報等によって開示されたアルゴリズム
に従い、撮影者がファインダ画面2上を注視している点
を求めるようにしている。
【0031】このように構成された本実施例のビデオカ
メラに依れば、視線を利用して種々の機能を使うように
することができる。例えば、視線でカメラのモードを選
択したり、注視点にフォーカスを合わせる等の機能を使
うようにしたりすることができる。
【0032】ところで、先の2つの公報(特開平1−2
41511号公報、特開平2−32312号公報)でも
述べられているとおり、視軸の方向と注視点の方向とは
若干異なるのが普通であるので、精度よく注視点を求め
るためには、使用する前にキャリブレーションを行って
個人差データを求めることにより、注視点と視軸の偏差
を補正する必要がある。
【0033】また、上記注視点の方向と視軸の方向との
偏差は、瞳孔径によって変わることが知られている。同
一点を見たときの眼球回転角が瞳孔径により異なる様子
を図7に示す。
【0034】一方、人間の眼には固視微動と呼ばれる不
随意的に発生する不規則な微小運動があるため、視線は
絶えずわずかに変動している。このため、撮影者が同じ
キャリブレーションの指標を見ているつもりでも、検出
される視軸には多少ばらつきが生じる。
【0035】以上の点を考慮に入れると、同一撮影者が
いろいろな撮影条件(特に明るさの異なる条件)の下で
キャリブレーション操作を複数回数行うことにより、過
去に登録された個人差データも考慮して個人差データを
更新して登録することは、より正確な視線検出のために
有効である。
【0036】次に、上記個人差データを求める動作につ
いて詳しく述べる。キャリブレーションについて図を用
いて具体的に説明する。図3および図4において、10
はモード切り替えスイッチであり、「CAL(キャリブ
レーションモード)」、「CAM(撮影)」、「VTR
(再生)」の3つのモードを切り替えることができる。
【0037】また、11は登録番号を設定するスライド
スイッチであり、[★][2][1][OFF]の4通
りを設定することができる。[2][1]は、登録者番
号でであり、本実施例では2人まで登録できる。また、
「★」は後述するフリーモード、「OFF」は視線検出
をしないことを表している。
【0038】以下、図2を参照してキャリブレーション
について詳細に説明する。先ず、モード切り替えスイッ
チ10を操作してキャリブレーションモードにすると、
登録番号の選択を要求する表示がファインダ画面に表示
される(ステップS1、図6の表示a)。
【0039】そして、スライドスイッチ11を操作して
登録番号を[1]ないし[2]に設定すると(ステップ
S2)、登録番号が表示される(図6の表示b)。ま
た、スタート・ストップボタンを押すと(図6の表示
c)に示すように、キャリブレーションの指標[1]
(X1,Y1)が表示される(ステップS3)。
【0040】撮影者は、上記指標(図6の表示c)を見
てスタート/ストップボタンを押す(ステップS4)。
すると、先ず、裸眼か、あるいは眼鏡を装着しているの
かを検出した後(ステップS5)、視線検出nを5回連
続して実施する(ステップS6〜ステップS7)。
【0041】この場合、視線検出を行うために設けられ
ている視線マイコンは、有効なデータmが3個以上取得
できれば(ステップS8)、指標[1]を見たときの撮
影者の眼球の回転角の平均(θx1,θy1)と瞳孔径
の平均r1を計算する。
【0042】次に、(図6の表示f)に示すように(図
6の表示c)とは異なる位置にキャリブレーションの指
標[2](X2,Y2)を表示する。そこで、撮影者は
上記指標を見ながら再びスタート/ストップボタンを押
す(ステップS10)。すると、視線検出nが連続5回
実施される(ステップS11〜ステップS12)。
【0043】そして、有効な視線検出データmが3つ以
上取得できれば(ステップS13)、指標[2](X
2,Y2)を見たときの撮影者の眼球の回転角の平均
(θx2,θy2)と瞳孔径の平均r2が得られる。登
録番号に対する個人差データを後述する式により更新し
(ステップS16)、表示を(図6の表示i)にする
(ステップS18)。
【0044】また、ステップS8で有効な視線検出デー
タmが3個以上取得できなかったときは、(図6の表示
e)のようにファインダ画面にエラーの文字が表示され
る。このとき、スタート/ストップボタンを押すと(ス
テップS9)、再び(図6の表示c)が表示されるの
で、撮影者は再び上記指標を見ることができるようにな
る(ステップS4〜ステップS7)。
【0045】また、ステップS13で有効な視線検出デ
ータmが3個以上取得できなかったときは(図6の表示
h)が表示され、スタート/ストップボタンを押すと
(ステップS14)、(図6の表示c)が表示されステ
ップS4に戻って最初のキャリブレーション指標からも
う一度見るようになる。
【0046】ここで、有効な視線検出データmとは、算
出されたプルキンエ像および瞳孔中心の位置の信頼性が
所定の範囲内であるデータのことであり、眼球像のコン
トラストや瞳孔径の大きさ等から判定される。
【0047】以上の操作により、指標[1]を見たとき
の撮影者の眼球の回転角の平均(θx1,θy1)と瞳
孔径の平均r1、指標[2]を見たときの撮影者の眼球
の回転角の平均(θx2,θy2)と瞳孔径の平均r2
が得られる。
【0048】そこで、以前キャリブレーションしたとき
の個人差データがメモリにあれば、それに所定の重み付
けをして新しいデータを加えた値を新しい個人差データ
としてメモリに登録する。また、以前のデータがメモリ
になければ、新しいデータを個人差データとして登録す
る。
【0049】このようにして、本実施例においては個人
差データを求める過程で、キャリブレーション回数(登
録データ数)と瞳孔径を加味しているので、同一撮影者
が色々な撮影条件の下でキャリブレーションを数多く行
った方が視線検出精度が良くなる。
【0050】次に、本発明の特徴であるフリーモードに
ついて、図を用いて具体的に説明する。先ず、図4に示
した登録番号を設定するスライドスイッチ11を「フリ
ー」に合わせる。すると、ファインダ画面2上には登録
番号の選択を要求する表示は表示されずに、(図6の表
示c)に示すようにキャリブレーションの指標[1]
(X1,Y1)が表示される。撮影者は上記指標を見て
スタート/ストップボタンを押す(ステップS4)。
【0051】すると、まず裸眼か眼鏡を装着しているの
かを検出した後(ステップS5)、視線検出を5回連続
して実施する(ステップS6〜ステップS7)。視線マ
イコンは有効なデータmが3個以上取得できれば(ステ
ップS8)、指標[1]を見たときの撮影者の眼球の回
転角の平均(θx1,θy1)と瞳孔径の平均r1とを
計算する。
【0052】次に、(f)に示すように(c)とは異な
る位置にキャリブレーションの指標[2](X2,Y
2)を表示する。そこで、撮影者は上記指標を見ながら
再びスタート/ストップボタンを押す(ステップS1
0)。
【0053】すると、視線検出nが連続5回実施され
(ステップS11〜ステップS12)、有効な視線検出
データmが3つ以上取得できれば(ステップS13)、
指標[2]を見たときの撮影者の眼球の回転角の平均
(θx2,θy2)と瞳孔径の平均r2が得られる。次
に、登録番号に対する個人差データを後述する式により
更新し(ステップS16)、表示を(図6の表示i)に
する(ステップS18)。
【0054】一方、ステップS8で有効な視線検出デー
タが3個以上取得できなかったときは、(図6の表示
e)のようにエラーの文字がファインダ画面に表示され
る。このときスタート/ストップボタンを押すと(ステ
ップS9)、再び(図6の表示c)が表示されるので、
撮影者は再び上記指標を見ることになる(ステップS4
〜ステップS7)。
【0055】また、ステップS14で有効な視線検出デ
ータが3個以上取得できなかったときは(図6の表示
h)が表示され、スタート/ストップボタンを押すと
(ステップS14)、(図6の表示c)が表示されステ
ップS4に戻って最初のキャリブレーション指標からも
う一度見る。
【0056】以上の操作により、指標[1]を見たとき
の撮影者の眼球の回転角の平均(θx1,θy1)と瞳
孔径の平均r1、指標[2]を見たときの撮影者の眼球
の回転角の平均(θx2,θy2)と瞳孔径の平均r2
が得られる。フリーモードでは、メモリに以前キャリブ
レーションしたときの個人差データがあれば、それを消
去して新しいデータを個人差データとして登録する。
【0057】次に、本発明の視線検出装置の第2の実施
例について説明する。この第2の実施例のビデオカメラ
の概略構成および個人差補正係数を求める手段は、上述
した第1の実施例と同じであるので説明は省く。
【0058】先ず、第2の実施例の補正係数について説
明する。第2の実施例のビデオカメラは、図4のスライ
ドスイッチ11をフリーモードにすると、メモリに予め
記憶されていた補正データが補正手段に読み込まれる。
上記補正データは、予め複数の撮影者の補正データを採
取しておき、その補正データの平均値である。
【0059】または、上記補正データは、複数の人の注
視点と視軸の偏差を統計的に処理して得られたデータか
ら求められる補正データでもよい。上記補正データを使
うと、キャリブレーションを実行していない撮影者がフ
ァインダを覗いても上記撮影者の注視点の方向と視軸の
方向は略補正される。
【0060】
【発明の効果】本発明は上述したように構成したので、
請求項1に記載の視線検出装置によれば、メモリに記憶
されたデータを使わずに補正係数を求めるようにするこ
とができるので、たくさんの人々が利用する場合でも既
に入っているデータのどれかを消去することなく視線検
出を行うことができる。したがって、一時的に他の人に
貸すような場合でもメモリの内容をその都度消去する必
要がないので便利であるとともに、正確な視線検出を簡
単に行うことができるようになる。
【0061】請求項4に記載の光学装置のファインダに
依れば、キャリブレーションを実行し、そのデータがメ
モリ上にある観察者の眼のデータではない場合でも、注
視点と視軸をある程度補正することができる。
【0062】請求項7に記載の補正手段に依れば、キャ
リブレーションを実行せずに視線検出を要求される操作
がなされたときにメモリから補正データを読み込むの
で、観察者が補正データを読み込ませる操作を省くこと
ができる。
【0063】請求項8に記載のビデオカメラに依れば、
キャリブレーションを実行していない撮影者でも、視線
を使ってビデオカメラに設けられている各種機能を実行
させるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の視線検出装置の概略構成を示す構成図
である。
【図2】本発明の視線検出装置の一実施例を示すキャリ
ブレーションのフローチャートである。
【図3】本発明のビデオカメラの上面図である。
【図4】本発明のビデオカメラの背面図である。
【図5】本発明のビデオカメラの概略構成図である。
【図6】キャリブレーション時のファインダ画面の表示
の様子を示す図である。
【図7】同一点を見たときの眼球回転角が瞳孔径により
異なる様子を示す図である。
【符号の説明】
1 レンズ撮像系 2 ファインダ画面 3 ファインダ 4 接眼レンズ 5 撮影者の目 6 視線検出手段 7 表示回路 8 システムコントロール手段 10 モード切り替えスイッチ 11 登録番号設定スイッチ 21 指標 60 赤外発光ダイオード 61 ダイクロイックミラー 62 集光レンズ 63 光電変換素子 64 注視点検出回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファインダ画面に対する観察者の視線位
    置を検出する視線検出手段と、上記視線検出手段の検出
    出力に視軸方向と注視点方向の偏差に当たる補正を行っ
    て上記観察者の眼が注視している点方向の情報を出力す
    る補正手段と、上記補正手段で行われる補正の係数を求
    めるための補正係数生成手段と、上記補正係数を生成す
    るために、少なくとも1つの補正係数またはある補正係
    数を求めるためのデータを記憶しておくためのメモリー
    とを備えた視線検出装置であって、 上記メモリに記憶されたデータを使って補正係数を求め
    る第1の補正係数生成手段と、 上記メモリに記憶されたデータを使わずに補正係数を求
    める第2の補正係数生成手段とを設けたことを特徴とし
    た視線検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の視線検出装置におい
    て、上記メモリに記憶されたデータを使って補正係数を
    求める第1の補正係数生成手段と、上記メモリに記憶さ
    れたデータを使わずに補正係数を求める第2の補正係数
    生成手段とを選択できる選択手段を設けたことを特徴と
    した視線検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の視線検出装置におい
    て、上記メモリに記憶されたデータを使わずに補正係数
    を求める第2の補正係数生成手段を選択した場合は、上
    記メモリに記憶されたデータを消去するシステムコント
    ロール手段を設けたことを特徴とする視線検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の視線検出装置におい
    て、上記メモリは、特定の観察者の眼に依らない補正デ
    ータを少なくとも1つは記憶していることを特徴とする
    視線検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の視線検出装置におい
    て、上記特定の観察者の眼に依らない補正データの1つ
    は、予め複数の観察者から得られた補正データの平均値
    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4に記載の視線検出装置におい
    て、上記特定の観察者の眼に依らない補正データの1つ
    は、複数の人の注視点と視軸の偏差を統計的に処理して
    得られたデータから求められる補正データであることを
    特徴とする視線検出装置。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の視線検出装置におい
    て、上記補正手段は、補正手段の補正係数を求める動作
    を実行せずに視線検出を要求される操作が行われたとき
    に、上記メモリから補正データを読み込むことを特徴と
    する視線検出装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の視線検出装置はビデオ
    カメラの光学装置に設けられているものであることを特
    徴とする視線検出装置。
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