JPH11160612A - 視線検出機能付き光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観察者の眼球像を正確に捉え、観察者の注視
点検出を正確に行なえるようにし、速やかに自身の眼球
位置を補正することができるようにする。 【解決手段】 光学系を覗く観察者眼球に光源からの光
束を照射し、観察者眼球の像を固体撮像素子により取り
込む検出部２３と、取り込んだ眼球像から観察者の瞳孔
中心点を算出し、ファインダー光学系の光軸とのズレ量
を検出する比較部１８と、比較部１８からのズレ量をフ
ァインダー内に表示する表示部１９を備えた観察者の眼
球の位置補正手段を有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファインダー上で
の観察者の位置補正手段を有する光学装置に係り、特に
観察者がファインダー光学系の光軸付近に瞳孔の中止が
あるか否かを検出し、観察者の観察状況に応じて、ファ
インダーの中心部へ観察者の瞳孔の中心点を移行させる
ものであり、例えば視線入力カメラにおいて観察者の瞳
孔がファインダーに蹴られることなく、適正な位置でフ
ァインダーを覗くことにより視線検出の誤差を無くすこ
とに好適であると共に、観察者が自身の眼球位置を認識
することができるものとした視線検出機能付き光学装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にカメラ等の光学装置において、観
察者がファインダーを覗く際、観察者自身の感覚により
ファインダー画面を覗いていた。この場合、観察者の眼
球は必ずしもファインダーに対し中央に置かれていると
は限らず、個人個人によってファインダーの覗き方は様
々である。

【０００３】従来より、観察者が観察面上のどの位置を
注視しているかという、所謂視線検出機能付き光学装置
というものは、種々提案されている。例えば、光学系を
覗く観察者の眼球に光源からの光束を照射し、観察者の
眼球からの反射光を固体撮像素子により取り込み、取り
込んだ眼球像から、観察者の瞳孔位置を検出する視線検
出機能付き光学装置等においては、上記のように観察者
の眼球がファインダー中心点から大きく外れたり、ファ
インダーから眼球までの距離が大きくなると視線検出の
精度が低下すると共に、ある一定量を越えると視線検出
が不可能となった。その際、光学装置側では、視線検出
失敗の提示を行ない、観察者自身に覗き位置を換えさせ
ていた。また、光学装置の使用前に観察者に対し、ファ
インダー内の４角を確認させる等の注意事項を設定して
いた。

【０００４】しかし、観察者は自分の眼球位置がファイ
ンダーに対しどの位置に置かれているかを確認すること
は難しく、そのため観察者自身の感覚により補正を行な
わざるを得なかった。

【０００５】上述の問題解決のために、例えば特公平７
−５３１５５号公報では被検眼前眼部からの光を受光し
てアラインメント検出し、検出手段の出力情報を被検者
に対し、音声報知もしくは発光指標等を用いて伝達して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のファインダー上
での眼球位置補正を観察者の意図により行なう装置にお
いては、必ずしもファインダー中心付近で覗いていると
は限らず、視線入力を有する光学装置においては、正確
に観察者の眼球像を捉えられず、観察者の注視点検出を
正確に行なえないという場合があった。

【０００７】また、特公平７−５３１５５号公報では被
検眼前眼部からの光を受光してアラインメント検出し、
検出手段の出力情報を被検者に対し、音声報知もしくは
発光指標等を用いて伝達を行なっているが、観察者の瞳
孔をファインダー内の中央に位置づけるための十分な手
段とは言い難い。

【０００８】上述のように観察者の意図によりファイン
ダーを覗けば、ファインダーと接眼部分の距離が任意に
なり接眼部で無駄な視度補正を行なう必要性があった。

【０００９】本出願に係る第１の発明の目的は、観察者
の眼球像を正確に捉え、観察者の注視点検出を正確に行
なえるようにし、速やかに自身の眼球位置を補正するこ
とができる視線検出装置付き光学機器を提供しようとす
るものである。

【００１０】本出願に係る第２の発明の目的は、観察者
の角膜反射像を正確に捉え、観察者の注視点検出を正確
に行なえるようにし、ファインダー上の３方向において
速やかに自身の眼球位置を補正することができる視線検
出装置付き光学機器を提供しようとするものである。

【００１１】本出願に係る第３の発明の目的は、口径食
の問題を生じるレンズシャッターカメラ等のファインダ
ー上の３方向において速やかに自身の眼球位置を補正す
ることができる視線検出装置付き光学機器を提供しよう
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する構成としては、請求項１記載のよう
に、光学系を覗く観察者眼球に光源からの光束を照射
し、観察者眼球の像を固体撮像素子により取り込む検出
部と、取り込んだ眼球像から観察者の瞳孔中心点を算出
し、ファインダー光学系の光軸とのズレ量を検出する比
較部と、比較部からのズレ量をファインダー内に表示す
る表示部を備えた観察者の眼球の位置補正手段を有する
ことを特徴とする。

【００１３】上記した構成によれば、光学系を覗く観察
者が自身の観察位置すなわちファインダー上での眼球位
置をファインダー内の表示により正確に確認することが
できる。また、観察者の眼球位置はファインダー内表示
と連動しているため、観察者はファインダー内の表示を
観察しながら速やかに自身の眼球位置を補正することが
できる。これにより、視線検出機能付き光学装置での検
出誤差を低減させるだけでなく、ファインダーに対して
最適な位置で撮影構図を確認することができる。さら
に、このファインダー内表示は、一眼レフカメラで用い
ている露出補正表示と兼用させることも可能である。

【００１４】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
構成としては、請求項２記載のように、光学系を覗く観
察者眼球に複数の光源からの光束を照射し、光源の角膜
反射像を固体撮像素子により取り込む検出部と、取り込
んだ角膜反射像から観察者の眼球の接眼部からの光軸上
の距離を算出し、予め記憶した適正値とのズレ量を検出
する比較部と、比較部からのズレ量をファインダー内に
表示する表示部を備えた観察者の眼球の位置補正手段を
有することを特徴とする。

【００１５】上記した構成によれば、光学系を覗く観察
者の角膜反射像を正確に捉え、観察者の注視点検出を正
確に行なえ、ファインダー上の光軸方向、光軸に対し垂
直な面内での互いに直角な２方向相互において速やかに
自身の眼球位置をファインダー内の表示により正確に確
認することができ、観察者はファインダー内の表示を観
察しながら眼球位置を的確に補正することができる。

【００１６】本出願に係る第３の発明の目的を実現する
構成としては、請求項３記載のように、請求項１または
２記載において、前記比較部には観察者がファインダー
を覗いたときに口径食を起こさない眼球の位置を記憶さ
せ、前記固体撮像素子により取り込んだ観察者の眼球像
が口径食を起こす位置に検出されたときには、視線検出
不可信号をファインダー内に表示させる表示部を備えた
ことを特徴とする。

【００１７】上記した構成によれば、口径食の問題を生
じるレンズシャッターカメラ等のファインダーでは、口
径食の影響をファインダー内画面表示により容易に確認
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１乃至図
１０は本発明の第１の実施の形態を示す。

【００１９】図１乃至図３に基づき、光学装置のファイ
ンダー上の光軸に対し垂直な面内での互いに直角な２方
向である所謂ＸＹステージによる眼球位置の検出例につ
いて説明する。尚、本実施の形態においては、本発明を
適用して構成された観察ファインダー装置の一部として
例えば一眼レフカメラに搭載した場合について説明す
る。

【００２０】図１に示すように、１は被写体像を形成す
るための撮影レンズ、５は撮影レンズ１からの光路を切
り替えるクイックリターンミラー、２は例えばフォーカ
ルプレーンシャッター等のシャッターであり、フィルム
３への露光光量を制御している。露光時にはクイックリ
ターンミラー５が上方の露光光路外に退避し、撮影レン
ズ１からの光束がシャッター２を介してフィルム３面上
に導光されて被写体像を形成している。

【００２１】６はピント板であり、撮影レンズ１からの
光束に対しクイックリターンミラー５を介してフィルム
３と共役に配置されている。

【００２２】非露光時にはクイックリターンミラー５が
下方、すなわち撮影レンズ１からの光束中に図１中の実
線示位置に位置し、光束がピント板６面上に導光されて
被写体像を形成している。

【００２３】１０はペンタプリズムであり、ピント板６
面上の被写体像を正立正像として、後述する接眼レンズ
８，９を介して観察するようにピント板６からの光束を
反射偏向している。

【００２４】接眼レンズ８，９はペンタプリズム１０か
らの光束を観察者の眼球に導光している。接眼レンズ
８，９やペンタプリズム１０はファインダー光学系の一
要素を構成している。

【００２５】観察者は観察位置７よりファインダー光学
系を介してファインダー像を観察している。

【００２６】２０は光源であり、赤外線発光ダイオード
（ＩＲＬＥＤ）２０ａ，２０ｂ等を有している。２１は
光学分光器を利用した光分割器であり、光源２０からの
赤外線光束を観察者の眼球側に照射したとき、眼球側か
らの反射光の一部を反射させて、ファインダー光学系の
光路から分割している。

【００２７】２２は結像レンズであり、光分割器２１か
らの赤外線光束をイメージセンサー５４の受光面５４ａ
上に導光し、眼球に関する反射像を形成している。ここ
で、反射像は光源２０からの光束によって照射された観
察者の瞳からの反射像や、光源２０の赤外線発光ダイオ
ード２０ａ，２０ｂの観察者の眼球や観察者自身が装用
する眼鏡からの正反射像等から成っている。

【００２８】２３は検出部であり、前記したイメージセ
ンサー５４と受光面５４ａを有しており、結像レンズ２
２、光分割器２１、光源２０等により受光面５４ａ面上
に形成された各種の反射像を用いて観察者の観察状態を
検出している。

【００２９】１８は比較部であり、後述のように前記検
出部２３で得たデータから瞳孔の中心点や角膜反射像間
の距離を算出し、予め記憶した適正値データとの比較を
行ない、適正値データとの差分を算出している。

【００３０】１９は表示部であり、前記比較部１８で発
信された信号に基づいてファインダー内の画面外に例え
ばドット方式による表示を行なっている。

【００３１】図２は、光源２０の一方の赤外線発光ダイ
オード２０ａによって観察者側すなわち眼球２５方向に
赤外光を照射している。観察者側に照射された光束は例
えば眼球２５表面で反射して虚像２６を形成し、虚像２
６に基づく光束を結像レンズ２２を介してイメージセン
サー５４に導光して、虚像２６を結像レンズ２２により
イメージセンサー５４の受光面５４ａ上に結像してい
る。また、図３に示すように、他方の赤外線発光ダイオ
ード２０ｂを赤外線発光ダイオード２０ａと結像レンズ
２２の光軸２２ａに対して対称に配置して眼球２５を照
射しており、眼球２５の中心が光軸２２ａから少し外れ
ても検出部２３による反射像の検出が正しく行なえるよ
うにしている。

【００３２】本実施の形態では上記のような構成によ
り、観察者側に光源２０からの光束を照射し、観察者側
からの反射光を用いて観察者の観察状態を検出部２３で
検出している。検出部２３からのデータに基づき、比較
部１８では予め記憶した基準値と比較し、基準値との差
分を算出する。さらに、表示部１９では比較部１８から
のデータに基づいた値をファインダー内にドット方式等
で表示することにより、観察者の眼球位置をファインダ
ー中央部の理想位置に位置付けさせる。

【００３３】次に、観察者の眼球位置表示を行なうため
の詳細について説明する。

【００３４】図４に示すようなファインダー上のＸＹス
テージにおける眼球位置の位置表示は、予め検出部２３
から得た観察者の瞳孔中心点データに基づいて行なわれ
る。この瞳孔中心点の算出に関しては、瞳孔のエッジ情
報により行なわれるが、本実施の形態においてはその詳
細な説明を省略する。

【００３５】前述した検出部２３による観察者の瞳孔中
心点は、図４に示すファインダー上でのＸＹ座標に変換
され、これが比較部１８での差分演算となる。さらに、
Ｘ座標、Ｙ座標の値を表示部１９により図５に示すよう
にファインダー上にスーパーインポーズでＸ方向、Ｙ方
向に例えばバー方式により表示する。

【００３６】図５では観察者の眼球がファインダー右上
にずれている場合のエリアセンサーにより取り込んだ眼
球像を示している。この場合、図６に示すように、ファ
インダー内ではファインダー画面外にバー表示３０によ
り、観察者の瞳孔中心位置を示す。このバー表示３０は
観察者の眼球の動きと連動するため、観察者はこのバー
表示３０を確認しながら自身の眼球をファインダー中心
部へ移行させることができる。また、ファインダー内に
表示するバー表示３０に替えて液晶によるドット表示で
も良いし、図に示すようなセグメント表示でも構わな
い。

【００３７】図７では観察者の眼球がファインダーから
離れている場合のエリアセンサーにより取り込んだ眼球
像を示している。このズレ量は前述したように検出部２
３での２つの光源２０の角膜反射像間３２の距離と、比
較部１８での予め記憶した適正値データとの比較により
算出している。この場合、図８に示すように、ファイン
ダー内ではファインダー画面外左にバー表示３３により
観察者の眼球のファインダー上からの距離を示す。つま
り図４に示すＺ方向での適正値とのズレ量の表示を示し
ている。また、バー表示も観察者の眼球位置と連動する
ため、観察者はバー表示を見ながら適正位置に合わせる
ことができる。

【００３８】また、観察者がファインダーを覗いた際
に、射出瞳を観測できるレンズシャッターカメラにおけ
る場合に限定されるが、レンズシャッターカメラにおい
ては観察者がファインダーを覗く際に観察者の眼球位置
によって口径食が生じる。このような場合、比較部１８
には予め口径食が生じる状態、つまり光源２０の角膜反
射像間の距離が所定の距離よりも短くなったときの瞳孔
中心点のセンサー面上で位置を予め記憶しておき、この
状態に眼球像が検出されたときには、視線検出ＮＧを表
示部１９に表示させるようにしている。図９において
は、観察者の眼球が口径食を生じた場合のセンサー上で
の眼球像を示す。３５は口径食を生じるエリアであり、
口径食を生じているときの例を示す。この場合、ファイ
ンダー内の画面には図１０に示すように画面外にＮＧを
表示させる。

【００３９】以上のように、観察者はファインダー上の
表示を確認しながら、図４に示すファインダー上の３方
向において眼球位置を適正な位置に移動させることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、光学系を
覗く観察者が自身の観察位置すなわちファインダー上で
の眼球位置をファインダー内の表示により正確に確認す
ることができる。また、観察者の眼球位置はファインダ
ー内表示と連動しているため、観察者はファインダー内
の表示を観察しながら速やかに自身の眼球位置を補正す
ることができる。これにより、視線検出機能付き光学装
置での検出誤差を低減させるだけでなく、ファインダー
に対して最適な位置で撮影構図を確認することができ
る。さらに、このファインダー内表示は、一眼レフカメ
ラで用いている露出補正表示と兼用させることも可能で
ある。

【００４１】請求項２に係る発明によれば、光学系を覗
く観察者の角膜反射像を正確に捉え、観察者の注視点検
出を正確に行なえ、ファインダー上の光軸方向、光軸に
対し垂直な面内での互いに直角な２方向相互において速
やかに自身の眼球位置をファインダー内の表示により正
確に確認することができ、観察者はファインダー内の表
示を観察しながら眼球位置を的確に補正することができ
る。

【００４２】請求項３に係る発明によれば、口径食の問
題を生じるレンズシャッターカメラ等のファインダーで
は、口径食の影響をファインダー内画面表示により容易
に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
要部の概略図

【図２】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
検出部受光面上に形成される像の光学的説明図

【図３】図２の各要素の位置関係を示す説明図

【図４】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
ファインダー上の座標図

【図５】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
眼球が右上にある状態の観察者の眼球像信号を示した図

【図６】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
眼球が右上にある状態のファインダー内表示を示した図

【図７】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
眼球がファインダーから離れている状態の観察者の眼球
像信号を示した図

【図８】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
眼球がファインダーから離れている状態のファインダー
内表示を示した図

【図９】本出願に係る発明の第１の実施の形態における
眼球が口径食の影響をうけている状態の観察者の眼球像
信号を示した図

【図１０】本出願に係る発明の第１の実施の形態におけ
る眼球が口径食の影響をうけている状態のファインダー
内表示を示した図

【符号の説明】

１…撮影レンズ ２…シャッター ３…フィルム ５…クイックリ
ターンミラー ６…ピント板 ７…観察位置 ８，９…接眼レンズ １０…ペンタプ
リズム １８…比較部 １９…表示部 ２０…光源 ２１…光分割器 ２２…結像レンズ ２３…検出部 ２５…眼球 ２６…虚像 ５４…イメージセンサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系を覗く観察者眼球に光源からの光
   束を照射し、観察者眼球の像を固体撮像素子により取り
   込む検出部と、取り込んだ眼球像から観察者の瞳孔中心
   点を算出し、ファインダー光学系の光軸とのズレ量を検
   出する比較部と、比較部からのズレ量をファインダー内
   に表示する表示部を備えた観察者の眼球の位置補正手段
   を有することを特徴とする視線検出機能付き光学装置。
2. 【請求項２】 光学系を覗く観察者眼球に複数の光源か
   らの光束を照射し、光源の角膜反射像を固体撮像素子に
   より取り込む検出部と、取り込んだ角膜反射像から観察
   者の眼球の接眼部からの光軸上の距離を算出し、予め記
   憶した適正値とのズレ量を検出する比較部と、比較部か
   らのズレ量をファインダー内に表示する表示部を備えた
   観察者の眼球の位置補正手段を有することを特徴とする
   視線検出機能付き光学装置。
3. 【請求項３】 前記比較部には観察者がファインダーを
   覗いたときに口径食を起こさない眼球の位置を記憶さ
   せ、前記固体撮像素子により取り込んだ観察者の眼球像
   が口径食を起こす位置に検出されたときには、視線検出
   不可信号をファインダー内に表示させる表示部を備えた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の視線検出機能
   付き光学装置。