JP2950546B2 - 視線検出装置及び視線検出装置を有するカメラ - Google Patents
視線検出装置及び視線検出装置を有するカメラInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、使用者の視線位置を検出する視線検出装置
及び視線検出装置装置を有するカメラに関するものであ
る。
及び視線検出装置装置を有するカメラに関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来、使用者の視線（視軸）を光学的に検出する視線
検出装置として、特開昭61−172552号がある。
検出装置として、特開昭61−172552号がある。
これは、使用者の眼球を平行光で照射することにより
発生する角膜前面からの反射像である第１プルキンエ像
と瞳孔中心の位置より検出するようにしたもので、第９
図に基づいて説明する。
発生する角膜前面からの反射像である第１プルキンエ像
と瞳孔中心の位置より検出するようにしたもので、第９
図に基づいて説明する。
図中、501は角膜、502は鞏膜、503は虹彩、504は光
源、506は投光レンズ、507は受光レンズ、509はイメー
ジセンサー、510はハーフミラーである。０′は眼球の
回転中心、０は角膜501の曲率中心、a,b,は虹彩503と瞳
孔の境界位置である瞳孔エッジ部分、ｃは瞳孔の中心、
ｄは第１プルキンエ像発生位置である。アは受光レンズ
507の光軸で、図中Ｘ軸と一致している。イは眼球の光
軸である。
源、506は投光レンズ、507は受光レンズ、509はイメー
ジセンサー、510はハーフミラーである。０′は眼球の
回転中心、０は角膜501の曲率中心、a,b,は虹彩503と瞳
孔の境界位置である瞳孔エッジ部分、ｃは瞳孔の中心、
ｄは第１プルキンエ像発生位置である。アは受光レンズ
507の光軸で、図中Ｘ軸と一致している。イは眼球の光
軸である。
光源504は、使用者に対して不感の赤外発光ダイオー
ドで、投光レンズ506の焦点面に配置されている。光源5
04より発光した赤外光は、投光レンズ506により平行光
となりハーフミラー510により反射され角膜510を照明す
る。角膜510の表面で反射した赤外光の一部はハーフミ
ラー510を透過した受光レンズ507によりイメージセンサ
509上の位置ｄ′に結像する。また、瞳孔エッジ部分a,b
はハーフミラー510,受光レンズ507を介してイメージセ
ンサ509上の位置ａ′,b′に結像する。受光レンズ507の
光軸アに対する眼球の光軸イの回転θが小さい場合、瞳
孔エッジ部分a,bのｚ座標をza,zbとすると、瞳孔の中心
位置ｃの座標zcは、 と表わされる。
ドで、投光レンズ506の焦点面に配置されている。光源5
04より発光した赤外光は、投光レンズ506により平行光
となりハーフミラー510により反射され角膜510を照明す
る。角膜510の表面で反射した赤外光の一部はハーフミ
ラー510を透過した受光レンズ507によりイメージセンサ
509上の位置ｄ′に結像する。また、瞳孔エッジ部分a,b
はハーフミラー510,受光レンズ507を介してイメージセ
ンサ509上の位置ａ′,b′に結像する。受光レンズ507の
光軸アに対する眼球の光軸イの回転θが小さい場合、瞳
孔エッジ部分a,bのｚ座標をza,zbとすると、瞳孔の中心
位置ｃの座標zcは、 と表わされる。
また、第１プルキンエ像発生位置ｄのｚ座標をzd,角
膜501の曲率中心０と瞳孔の中心ｃまでの距離を▲
▼とすると、眼球光軸イの回転角θは ▲▼・sinθ≒zc−zb の関係式を満足する。このためイメージセンサ509上に
没影された眼球特徴点（第１プルキンエ像zd′及び瞳孔
エッジ部za′,zb′）の位置を検出することにより眼球
光軸イの回転角θは明かとなる。この時（１）式は とかきかえられる。但し、βは、第１プレキンエ像発生
位置と受光レンズ507との距離11と受光レンズ507とイメ
ージセンサ509との距離10で決まる倍率で、通常ほぼ一
定の値をとる。
膜501の曲率中心０と瞳孔の中心ｃまでの距離を▲
▼とすると、眼球光軸イの回転角θは ▲▼・sinθ≒zc−zb の関係式を満足する。このためイメージセンサ509上に
没影された眼球特徴点（第１プルキンエ像zd′及び瞳孔
エッジ部za′,zb′）の位置を検出することにより眼球
光軸イの回転角θは明かとなる。この時（１）式は とかきかえられる。但し、βは、第１プレキンエ像発生
位置と受光レンズ507との距離11と受光レンズ507とイメ
ージセンサ509との距離10で決まる倍率で、通常ほぼ一
定の値をとる。
以上の如き原理により視線の方向の検出が可能とな
る。
る。
［発明が解決しようとしている課題］ しかし、この種の視線検出装置では、角膜の反射率が
約2.5％あり、イメージセンサに結像する角膜反射像の
信号レベルは十分に大きいので、確実にその位置を検出
出来るが、虹彩の反射率は極めて小さく、そして瞳孔の
中心位置を決めるための虹彩と瞳孔とのコントラストは
低いので、精度良く瞳孔エッジ部分を求めて、瞳孔中心
の位置を決める事は実際にはなかなか困難であった。
約2.5％あり、イメージセンサに結像する角膜反射像の
信号レベルは十分に大きいので、確実にその位置を検出
出来るが、虹彩の反射率は極めて小さく、そして瞳孔の
中心位置を決めるための虹彩と瞳孔とのコントラストは
低いので、精度良く瞳孔エッジ部分を求めて、瞳孔中心
の位置を決める事は実際にはなかなか困難であった。
本発明の第１の目的は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、検出しにくい瞳孔エッジ部分の
信号を出来るだけ精度良く検出して、瞳孔中心の位置を
検出する視線検出装置を提供するものである。
ためになされたもので、検出しにくい瞳孔エッジ部分の
信号を出来るだけ精度良く検出して、瞳孔中心の位置を
検出する視線検出装置を提供するものである。
また本発明の第２の目的は、視線の情報を高精度に検
出できる視線検出装置を有するカメラを提供するもので
ある。
出できる視線検出装置を有するカメラを提供するもので
ある。
［課題を解決するための手段］ 上述の第１の目的を達成するために、本発明による視
線検出装置は、第１プルキンエ像を含む眼球像を受光す
る受光手段と、前記受光手段の受光した画像から前記第
１プルキンエ像の位置を検出する第１プルキンエ像検出
手段と、外光の明るさを検出する外光検出手段と、前記
外光検出手段から眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手
段と、前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用し
て、前記受光手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の
境界位置を検出する境界位置検出手段と、前記境界位置
検出手段により検出される前記境界位置および前記第１
プルキンエ像検出手段により検出される前記第１プルキ
ンエ像の位置から視線を演算する視線演算手段とを有す
ることを特徴とする。
線検出装置は、第１プルキンエ像を含む眼球像を受光す
る受光手段と、前記受光手段の受光した画像から前記第
１プルキンエ像の位置を検出する第１プルキンエ像検出
手段と、外光の明るさを検出する外光検出手段と、前記
外光検出手段から眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手
段と、前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用し
て、前記受光手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の
境界位置を検出する境界位置検出手段と、前記境界位置
検出手段により検出される前記境界位置および前記第１
プルキンエ像検出手段により検出される前記第１プルキ
ンエ像の位置から視線を演算する視線演算手段とを有す
ることを特徴とする。
また、第２の目的を達成するために、本発明による視
線検出装置を有するカメラは、使用者の眼球を照明する
照明手段と、前記照明手段が前記使用者の眼球を照明す
ることで生じる第１プルキンエ像を含む眼球像を受光す
る受光手段と、前記受光手段の受光した画像から第１プ
ルキンエ像の位置を検出する第１プルキンエ像検出手段
と、外光の輝度を検出する測光手段と、前記測光手段か
ら前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手段と、前記
瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記受光
手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置を検
出する境界位置検出手段と、前記境界位置検出手段によ
り検出される前記境界位置および前記第１プルキンエ像
検出手段により検出される前記第１プルキンエ像の位置
から視線を演算する視線演算手段とを有することを特徴
とする。
線検出装置を有するカメラは、使用者の眼球を照明する
照明手段と、前記照明手段が前記使用者の眼球を照明す
ることで生じる第１プルキンエ像を含む眼球像を受光す
る受光手段と、前記受光手段の受光した画像から第１プ
ルキンエ像の位置を検出する第１プルキンエ像検出手段
と、外光の輝度を検出する測光手段と、前記測光手段か
ら前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手段と、前記
瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記受光
手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置を検
出する境界位置検出手段と、前記境界位置検出手段によ
り検出される前記境界位置および前記第１プルキンエ像
検出手段により検出される前記第１プルキンエ像の位置
から視線を演算する視線演算手段とを有することを特徴
とする。
［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は、眼球に光を当て反射像をCCD等のリニアま
たは、エリア型の光電変換素子上に結像させ、眼球中央
部を水平方向に走査した時の眼球の位置に対応する水平
走査信号である。
たは、エリア型の光電変換素子上に結像させ、眼球中央
部を水平方向に走査した時の眼球の位置に対応する水平
走査信号である。
第１図からも明らかな様に角膜反射像は、非常に信号
レベルが強いので正確に検出することが出来るが、眼球
の組織の境界はコントラストが低いので、虹彩と瞳孔の
鏡や、白目と黒目の境である虹彩輪部を精度良く検知す
る事は、なかなか困難である。しかし幸いな事に、瞳孔
の大きさは周囲の明るさによって、変化する事が知られ
ている。
レベルが強いので正確に検出することが出来るが、眼球
の組織の境界はコントラストが低いので、虹彩と瞳孔の
鏡や、白目と黒目の境である虹彩輪部を精度良く検知す
る事は、なかなか困難である。しかし幸いな事に、瞳孔
の大きさは周囲の明るさによって、変化する事が知られ
ている。
すなわち、瞳孔は網膜に入射する光量が一定になるよ
うに絞りとして機能するものであるから、外界の明るさ
によって一定の関係で変化する。
うに絞りとして機能するものであるから、外界の明るさ
によって一定の関係で変化する。
第２図は、外界の明るさである外光輝度と瞳孔の直径
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
無論個人差は多少あるが、一般的には第２図に示した
関係で変化する。
関係で変化する。
本発明は、例えばカメラ等に用いられている、外界の
明るさの変化を計測する輝度計（露出計）を利用し、そ
の出力で瞳孔の直径を予測して、視線位置を検出するも
のである。
明るさの変化を計測する輝度計（露出計）を利用し、そ
の出力で瞳孔の直径を予測して、視線位置を検出するも
のである。
第３図はカメラ輝度計（露出計）の特性図である。外
界の明るさである輝度Ｌとカメラの測光回路の測光結果
であるEv値（詳細は後述する）との関係は第３図の様に
なる。
界の明るさである輝度Ｌとカメラの測光回路の測光結果
であるEv値（詳細は後述する）との関係は第３図の様に
なる。
第４図は、カメラの輝度計から瞳孔の直径を割り出す
変換図（マップ）の一例である。
変換図（マップ）の一例である。
例えば輝度がL1〜L2の間の時には瞳孔の直径をD1と予
測しL2〜L3の時にはD2、L3〜L4の時にはD3というように
予測する事により外界の明るさに対応する瞳孔の直径の
情報を得る事が出来る。L1,L2,L3,L4……の間隔は必要
に応じて適当に選択すれば良い。また第２図の外界の輝
度Ｌ（cd/m2）と瞳孔の直径ｄ（mm）の大きさの関係
は、例えば、クロフォードの式によれば ｄ＝５−3tanh（0.4 logL） となる事が知られている。
測しL2〜L3の時にはD2、L3〜L4の時にはD3というように
予測する事により外界の明るさに対応する瞳孔の直径の
情報を得る事が出来る。L1,L2,L3,L4……の間隔は必要
に応じて適当に選択すれば良い。また第２図の外界の輝
度Ｌ（cd/m2）と瞳孔の直径ｄ（mm）の大きさの関係
は、例えば、クロフォードの式によれば ｄ＝５−3tanh（0.4 logL） となる事が知られている。
一方、カメラのEv値は、次の式 Ｓはフィルム感度 Ｋは露出計の校正定数 で示されることが知られており、これらの式からカメラ
露出計が計測したEv値に対応する瞳孔の直径を求める事
が出来る。
露出計が計測したEv値に対応する瞳孔の直径を求める事
が出来る。
この露出計が計測したEv値はカメラのファインダー光
学系に入る光量に対応するものであるから撮影者がカメ
ラのファインダーを覗いた時の瞳孔の直径を推定する情
報を得る事が出来る。
学系に入る光量に対応するものであるから撮影者がカメ
ラのファインダーを覗いた時の瞳孔の直径を推定する情
報を得る事が出来る。
第５図は、本発明のカメラの視線検出装置を有するカ
メラの光学ブロックの一実施例である。
メラの光学ブロックの一実施例である。
１は撮影レンズ、２はクイックリターンミラー、３は
ピント板、４はコンデンサレンズ、５はペンタプリズム
であり通常のファインダー光学計を形成している。６は
測光用集光レンズ、７は測光素子でありファインダー系
と共に測光系を形成している。
ピント板、４はコンデンサレンズ、５はペンタプリズム
であり通常のファインダー光学計を形成している。６は
測光用集光レンズ、７は測光素子でありファインダー系
と共に測光系を形成している。
８はサブミラー、９は視野マスク、10はフィールドレ
ンズ、11はAF光束折り曲げミラー、12は二次結像レン
ズ、13は光電変更素子であり、これらで焦点検出系を形
成している。
ンズ、11はAF光束折り曲げミラー、12は二次結像レン
ズ、13は光電変更素子であり、これらで焦点検出系を形
成している。
14は内部に可視光透過で赤外光反射のビームスプリッ
ターを有するアイピースレンズ、15は投受光兼用のレン
ズ、16はビームスプリッター、17は投光用赤外LED、18
はリニアまたはエリア型のCCD等の光電変換素子であり
視線検出装置を形成している。19は撮影者の目であり19
−１は角膜、19−２は虹彩、19−３は水晶体である。な
お20はシャッター、21はフィルムである。
ターを有するアイピースレンズ、15は投受光兼用のレン
ズ、16はビームスプリッター、17は投光用赤外LED、18
はリニアまたはエリア型のCCD等の光電変換素子であり
視線検出装置を形成している。19は撮影者の目であり19
−１は角膜、19−２は虹彩、19−３は水晶体である。な
お20はシャッター、21はフィルムである。
赤外LED17から投光された光は投光レンズ15で平行光
束に変換されて眼球19に照射される。角膜19−１や虹彩
19−２からの反射光は受光レンズ15を介して光電変換素
子18上に結像するように構成されている。
束に変換されて眼球19に照射される。角膜19−１や虹彩
19−２からの反射光は受光レンズ15を介して光電変換素
子18上に結像するように構成されている。
視線検出用の赤外光は目にほとんど感じないのでこの
光による瞳孔の直径の変化はなく、ファインダー系から
の可視光によってのみ瞳孔の直径が変化する。このため
測光素子７からの出力信号により撮影者の瞳孔の直径の
情報を得る事が出来る。
光による瞳孔の直径の変化はなく、ファインダー系から
の可視光によってのみ瞳孔の直径が変化する。このため
測光素子７からの出力信号により撮影者の瞳孔の直径の
情報を得る事が出来る。
また視線検出系の安全性を高めるという見地からすれ
ば、目に照射される赤外光のエネルギーが少ない方が良
い。このためビームスプリッター16の透過率を小さく
し、反射率を大きくする事により目から反射して来た光
のほぼ全てを光電変換素子18上に結像させる事により目
への照射光量を最小限に押える事ができる。
ば、目に照射される赤外光のエネルギーが少ない方が良
い。このためビームスプリッター16の透過率を小さく
し、反射率を大きくする事により目から反射して来た光
のほぼ全てを光電変換素子18上に結像させる事により目
への照射光量を最小限に押える事ができる。
第６図（Ａ）は本視線検出装置を用いてカメラに視線
情報を入力する場合の電気回路ブロックの一例である。
S1〜S5は撮影画面を分割測光する光電変換素子、LD1〜L
D5は対数変換素子、OP1〜OP5は演算増幅器でありこれら
により光電変換回路を構成する。これらの光電変換回路
の出力は、マルチプレクサMPを介して時系列的にAD変換
回路AKでAD変換され、各光電変換素子に対応する測光出
力が測光出力演算回路LMで出力される。測光出力演算回
路LMの出力は平均値または中央重点値演算回路AMで平均
値がまたは中央重点値が出力され、この出力に基づいて
瞳孔径演算回路XEで瞳孔の直径が演算されて出力され
る。18等の視線検出用の光電変換素子CSからの情報と瞳
孔径演算回路XEからの情報とが視線演算回路CKYで演算
され視線の方向が出力される。視線演算回路CKTの出力
に基づいて、すなわち、ファンダー内における撮影者の
視線位置に基づき、一つは、評価演算回路EMの評価の重
みを視線の方向に重くするように補正し、その演算結果
により露光量制御回路FKTで露光量制御が行われるよう
に構成している。
情報を入力する場合の電気回路ブロックの一例である。
S1〜S5は撮影画面を分割測光する光電変換素子、LD1〜L
D5は対数変換素子、OP1〜OP5は演算増幅器でありこれら
により光電変換回路を構成する。これらの光電変換回路
の出力は、マルチプレクサMPを介して時系列的にAD変換
回路AKでAD変換され、各光電変換素子に対応する測光出
力が測光出力演算回路LMで出力される。測光出力演算回
路LMの出力は平均値または中央重点値演算回路AMで平均
値がまたは中央重点値が出力され、この出力に基づいて
瞳孔径演算回路XEで瞳孔の直径が演算されて出力され
る。18等の視線検出用の光電変換素子CSからの情報と瞳
孔径演算回路XEからの情報とが視線演算回路CKYで演算
され視線の方向が出力される。視線演算回路CKTの出力
に基づいて、すなわち、ファンダー内における撮影者の
視線位置に基づき、一つは、評価演算回路EMの評価の重
みを視線の方向に重くするように補正し、その演算結果
により露光量制御回路FKTで露光量制御が行われるよう
に構成している。
もう一つは、測距演算回路AKTが視線の方向に対応す
る焦点検出領域を選択するように構成し、レンズ制御回
路LKTを介してレンズの制御を行うものである。
る焦点検出領域を選択するように構成し、レンズ制御回
路LKTを介してレンズの制御を行うものである。
視線演算回路CKTを第６図（Ｂ）に示す。
第６図（Ｂ）は視線演算回路CKTの内部構成の一例を
示すもので、101は視線検出用の光電変換素子CSからの
情報及び瞳孔径演算回路XEから出力される瞳孔の直径か
ら瞳孔のエッジを検出する瞳孔エッジ検出部、102は瞳
孔エッジ検出部101からの出力に基づいて瞳孔の中心を
検出する瞳孔中心検出部、103は角膜反射像位置検出
部、104は視軸演算部であり、瞳孔中心と角膜反射像位
置（第１プルキンエ像）とに基づいて視線方向の検出を
行う。
示すもので、101は視線検出用の光電変換素子CSからの
情報及び瞳孔径演算回路XEから出力される瞳孔の直径か
ら瞳孔のエッジを検出する瞳孔エッジ検出部、102は瞳
孔エッジ検出部101からの出力に基づいて瞳孔の中心を
検出する瞳孔中心検出部、103は角膜反射像位置検出
部、104は視軸演算部であり、瞳孔中心と角膜反射像位
置（第１プルキンエ像）とに基づいて視線方向の検出を
行う。
本実施例の測距方法は５カ所の測距ポイントが設定さ
れ、各測距ポイントにおいてそれぞれ被写体に対して焦
点検出することができる。第７図（Ａ）に示すように画
面内には各測距ポイントに対応して測距部A1〜A5が設け
られ、さらに測距部A1〜A5を取り囲むように視線検出視
野部K1〜K5が設定されている。この視線検出視野部K1〜
K5の何れかに視線があると、測距演算回路AKTは視線が
ある視線検出視野部に対応する測距ポイントを選択す
る。選択した測距ポイントが焦点検出することのできる
被写体を主被写体としてレンズ制御回路LKTを駆動す
る。
れ、各測距ポイントにおいてそれぞれ被写体に対して焦
点検出することができる。第７図（Ａ）に示すように画
面内には各測距ポイントに対応して測距部A1〜A5が設け
られ、さらに測距部A1〜A5を取り囲むように視線検出視
野部K1〜K5が設定されている。この視線検出視野部K1〜
K5の何れかに視線があると、測距演算回路AKTは視線が
ある視線検出視野部に対応する測距ポイントを選択す
る。選択した測距ポイントが焦点検出することのできる
被写体を主被写体としてレンズ制御回路LKTを駆動す
る。
第７図（Ｂ）に測距演算回路AKTの内部構成の一例を
示す。
示す。
201〜205は後述する測距原理に基づいて相関演算を行
う事により二像のずれ量を算出するずれ量算出部、206
〜210はずれ量算出部201〜205から夫々出力させるずれ
量より撮影レンズのデフォーカス量を算出するデフォー
カス量算出部、211は視線演算回路CKTで演算された視線
の方向の情報に基づいて測距部A1〜A5で表わさせる測距
ポイントを選択する測距ポイント選択部であり、測距ポ
イント選択部211で選択された測距ポイントに対応する
センサからのデフォーカス量（206〜210から選択）を最
小にする様にレンズ制御回路LKTを介して撮影レンズの
駆動が行われる。
う事により二像のずれ量を算出するずれ量算出部、206
〜210はずれ量算出部201〜205から夫々出力させるずれ
量より撮影レンズのデフォーカス量を算出するデフォー
カス量算出部、211は視線演算回路CKTで演算された視線
の方向の情報に基づいて測距部A1〜A5で表わさせる測距
ポイントを選択する測距ポイント選択部であり、測距ポ
イント選択部211で選択された測距ポイントに対応する
センサからのデフォーカス量（206〜210から選択）を最
小にする様にレンズ制御回路LKTを介して撮影レンズの
駆動が行われる。
第８図（Ａ）は本実施例のカメラのマルチ測光部の一
例である。B1〜B5が測光部であり、例えば視線が視線検
出視野K1の範囲に入った時には、測光部B1の重みが大き
くなる様重みづけ評価演算が評価演算回路EMにて行われ
る。
例である。B1〜B5が測光部であり、例えば視線が視線検
出視野K1の範囲に入った時には、測光部B1の重みが大き
くなる様重みづけ評価演算が評価演算回路EMにて行われ
る。
第８図（Ｂ）に評価演算回路EMの内部構成の一例を示
す。301〜305は、光電変換素子S1〜S5に対応する測光値
出力部、306は重みづけ演算部であり、これらの測光値
出力のコントラスト等に基づいて最適な重みづけ測光演
算が行われる様に構成されており、前述の如く、本実施
例では、視線演算回路CKTから出力される視線の方向の
情報を重みづけ演算部306に入力し、視線方向に対して
重みづけを行うように重みづけ演算を行っている。
す。301〜305は、光電変換素子S1〜S5に対応する測光値
出力部、306は重みづけ演算部であり、これらの測光値
出力のコントラスト等に基づいて最適な重みづけ測光演
算が行われる様に構成されており、前述の如く、本実施
例では、視線演算回路CKTから出力される視線の方向の
情報を重みづけ演算部306に入力し、視線方向に対して
重みづけを行うように重みづけ演算を行っている。
このため、撮影者が主被写体に視線を向けるだけで最
適な露光量にする事が出来る。
適な露光量にする事が出来る。
また、一眼レフレックスカメラの焦点検出方式として
は、位相差方式があり、第10図〜第11図は、位相差方式
の焦点検出説明図で、第10図は焦点検出光学系の光路
図、第11図は光量検出素子（以下ラインセンサと称す）
上の光量分布図である。
は、位相差方式があり、第10図〜第11図は、位相差方式
の焦点検出説明図で、第10図は焦点検出光学系の光路
図、第11図は光量検出素子（以下ラインセンサと称す）
上の光量分布図である。
図中601は視野マスク、602はフィールドレンズ、603
は２次結像レンズ、604はラインセンサ、605は撮影レン
ズである。フィールドレンズ602は、撮影レンズ605のフ
ィルム等価面近傍に配置され撮影レンズ605の射出瞳
と、２次結像レンズ603の入射瞳が共役関係を満足する
ように設定されている。また２次結像レンズ603の入射
瞳面近傍には不図示の絞りが配置され、絞りは、その開
口部を透過する光束が撮影レンズ605内でけられないよ
うな大きさに設定されている。
は２次結像レンズ、604はラインセンサ、605は撮影レン
ズである。フィールドレンズ602は、撮影レンズ605のフ
ィルム等価面近傍に配置され撮影レンズ605の射出瞳
と、２次結像レンズ603の入射瞳が共役関係を満足する
ように設定されている。また２次結像レンズ603の入射
瞳面近傍には不図示の絞りが配置され、絞りは、その開
口部を透過する光束が撮影レンズ605内でけられないよ
うな大きさに設定されている。
撮影レンズ605の光軸（図中Ｘ軸と平行）上の点光源
Ｐから放出された被写体光は撮影レンズ605を介して、
視野マスク601近傍に結像する。視野マスクの601の開口
部を透過した被写体光はフィールドレンズ602を透過
し、２次結像レンズ603に収斂されてラインセンサ604上
に投影される。ここで視野マスク601は、その開口部が
撮影画面上の焦点検出領域に対応し、焦点検出領域外か
らの光がラインセンサ604に導かれるのを防止してい
る。２次結像レンズ603は、撮影レンズ605のフィルム等
価面上の被写体像がラインセンサ604上に所定の倍率で
再結像するように、焦点距離及び配置が設定されてい
る。また２次結像レンズ603は撮影レンズ605の光軸に対
して対称に平行偏心して配置され、各々の２次結像レン
ズ603は、撮影レンズ605の射出瞳内の異なる領域からの
光束を受け、それぞれを２個１組のラインセンサa,bか
らなるラインセンサ604上に結像させる。
Ｐから放出された被写体光は撮影レンズ605を介して、
視野マスク601近傍に結像する。視野マスクの601の開口
部を透過した被写体光はフィールドレンズ602を透過
し、２次結像レンズ603に収斂されてラインセンサ604上
に投影される。ここで視野マスク601は、その開口部が
撮影画面上の焦点検出領域に対応し、焦点検出領域外か
らの光がラインセンサ604に導かれるのを防止してい
る。２次結像レンズ603は、撮影レンズ605のフィルム等
価面上の被写体像がラインセンサ604上に所定の倍率で
再結像するように、焦点距離及び配置が設定されてい
る。また２次結像レンズ603は撮影レンズ605の光軸に対
して対称に平行偏心して配置され、各々の２次結像レン
ズ603は、撮影レンズ605の射出瞳内の異なる領域からの
光束を受け、それぞれを２個１組のラインセンサa,bか
らなるラインセンサ604上に結像させる。
第10図（Ａ）は点光源である被写体Ｐと撮影レンズ60
5及びフィルム等価面の位置関係が合焦状態を満足する
状態を示したものである。この時のラインセンサ604上
の光量分布を示したものが、第11図（Ａ）で、各ライン
センサa,bの略中央位置に鋭いピークをもつ光量分布を
発生し、ピーク位置の間隔は10である。
5及びフィルム等価面の位置関係が合焦状態を満足する
状態を示したものである。この時のラインセンサ604上
の光量分布を示したものが、第11図（Ａ）で、各ライン
センサa,bの略中央位置に鋭いピークをもつ光量分布を
発生し、ピーク位置の間隔は10である。
10は焦点検出光学系の構成によって決まる独立した値
である。
である。
第10図（Ｂ）は撮影レンズ605が被写体側に繰り出さ
れた前ピン状態の光路図を示し、この時のラインセンサ
604上の光量分布は、第11図（Ｂ）の如く、鮮鋭度の低
い分布を呈し、かつ、各ラインセンサa,b上の光量分布
のピーク位置の間隔１は、合焦状態の間隔10より狭くな
る。これらのピーク位置間隔の差Δ１（＝１−10）は撮
影レンズ605のデフォーカス量と対応関係にあるため、
この量Δ１より焦点検出が行われる。
れた前ピン状態の光路図を示し、この時のラインセンサ
604上の光量分布は、第11図（Ｂ）の如く、鮮鋭度の低
い分布を呈し、かつ、各ラインセンサa,b上の光量分布
のピーク位置の間隔１は、合焦状態の間隔10より狭くな
る。これらのピーク位置間隔の差Δ１（＝１−10）は撮
影レンズ605のデフォーカス量と対応関係にあるため、
この量Δ１より焦点検出が行われる。
第10図（Ｃ）は、撮影レンズ605がフィルム等価面側
に繰り込まれた後ピン状態の光路図を示し、この時のラ
インセンサ604上の光量分布は、第11図（Ｃ）の如く、
鮮鋭度の低い分布を呈し、かつ、各ラインセンサa,b上
のピーク位置の間隔１は、合焦状態での間隔10より広く
なる。これらの間隔の差Δ１（＝１−10）は、撮影レン
ズのデフォーカス量の対応関係にあるため、この量Δ１
より焦点検出が行われる。輝度分布をもった通常の被写
体の場合も各ラインセンサa,b上の被写体像の相関をと
り、２像のずれ量（Δ１）より焦点検出が行なわれる。
に繰り込まれた後ピン状態の光路図を示し、この時のラ
インセンサ604上の光量分布は、第11図（Ｃ）の如く、
鮮鋭度の低い分布を呈し、かつ、各ラインセンサa,b上
のピーク位置の間隔１は、合焦状態での間隔10より広く
なる。これらの間隔の差Δ１（＝１−10）は、撮影レン
ズのデフォーカス量の対応関係にあるため、この量Δ１
より焦点検出が行われる。輝度分布をもった通常の被写
体の場合も各ラインセンサa,b上の被写体像の相関をと
り、２像のずれ量（Δ１）より焦点検出が行なわれる。
第12図は画面内の複数領域の焦点検出を行なう他の焦
点検出光学系の斜視図である。
点検出光学系の斜視図である。
図中701は視野マスクで、701a,701b,701c,701d,701e
は視野マスクの開口部、731,732,733,734は２次結像レ
ンズ740,741,742,743,744,745,746,747,748,749はライ
ンセンサ、706は絞りで761,762,763,764は絞りの開口で
フィールドレンズは省略してある。
は視野マスクの開口部、731,732,733,734は２次結像レ
ンズ740,741,742,743,744,745,746,747,748,749はライ
ンセンサ、706は絞りで761,762,763,764は絞りの開口で
フィールドレンズは省略してある。
視野マスク701は撮影レンズの焦点面近傍に配置され
るため、視野マスク701の開口部は焦点視出領域と一致
する。視野マスク701の開口部の、２次結像レンズ群703
により形成される共役像の位置にラインセンサ群704が
配置される。
るため、視野マスク701の開口部は焦点視出領域と一致
する。視野マスク701の開口部の、２次結像レンズ群703
により形成される共役像の位置にラインセンサ群704が
配置される。
視野マスク701の開口部と２次結像703、ラインセンサ
704との対応関係を示したのが、表１である。
704との対応関係を示したのが、表１である。
各対応するラインセンサ742と743,744と745,748と74
9,740と741,746と747の出力信号の相関をとる事により
前述の場合と同様に各測距視野部の焦点位置の検出を行
うものである。
9,740と741,746と747の出力信号の相関をとる事により
前述の場合と同様に各測距視野部の焦点位置の検出を行
うものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の視線検出装置は、第１
プルキンエ像を含む眼球像を受光する受光手段と、前記
受光手段の受光した画像から前記第１プルキンエ像の位
置を検出する第１プルキンエ像検出手段と、外光の明る
さを検出する外光検出手段と、前記外光検出手段から眼
球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手段と、前記瞳孔径推
定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記受光手段の受
光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置を検出する境
界位置検出手段と、前記境界位置検出手段により検出さ
れる前記境界位置および前記第１プルキンエ像検出手段
により検出される前記第１プルキンエ像の位置から視線
を演算する視線演算手段とを有することによって、コン
トラストが低く、検出しにくい瞳孔と虹彩の境界位置を
推定した瞳孔径を手がかりに検出することができるの
で、従来よりも高精度に瞳孔と虹彩の境界位置を検出す
ることができる。したがって、使用者の視線をより高精
度に検出することができる。
プルキンエ像を含む眼球像を受光する受光手段と、前記
受光手段の受光した画像から前記第１プルキンエ像の位
置を検出する第１プルキンエ像検出手段と、外光の明る
さを検出する外光検出手段と、前記外光検出手段から眼
球の瞳孔径を推定する瞳孔径推定手段と、前記瞳孔径推
定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記受光手段の受
光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置を検出する境
界位置検出手段と、前記境界位置検出手段により検出さ
れる前記境界位置および前記第１プルキンエ像検出手段
により検出される前記第１プルキンエ像の位置から視線
を演算する視線演算手段とを有することによって、コン
トラストが低く、検出しにくい瞳孔と虹彩の境界位置を
推定した瞳孔径を手がかりに検出することができるの
で、従来よりも高精度に瞳孔と虹彩の境界位置を検出す
ることができる。したがって、使用者の視線をより高精
度に検出することができる。
また、本発明の視線検出装置を有するカメラは、使用
者の眼球を照明する照明手段と、前記照明手段が前記使
用者の眼球を照明することで生じる第１プルキンエ像を
含む眼球像を受光する受光手段と、前記受光手段の受光
した画像から第１プルキンエ像の位置を検出する第１プ
ルキンエ像検出手段と、外光の輝度を検出する測光手段
と、前記測光手段から前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔
径推定手段と、前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を
利用して、前記受光手段の受光した前記画像から瞳孔と
虹彩の境界位置を検出する境界位置検出手段と、前記境
界位置検出手段により検出される前記境界位置および前
記第１プルキンエ像検出手段により検出される前記第１
プルキンエ像の位置から視線を演算する視線演算手段と
を有することによって、カメラに設けられた測光手段を
利用することで簡単に外光輝度を検出することができ、
これによって検出した外光輝度に基づいて、使用者の瞳
孔径を推定することができる。したがって、使用者の視
線をより高精度に検出することができるカメラを提供す
ることができる。
者の眼球を照明する照明手段と、前記照明手段が前記使
用者の眼球を照明することで生じる第１プルキンエ像を
含む眼球像を受光する受光手段と、前記受光手段の受光
した画像から第１プルキンエ像の位置を検出する第１プ
ルキンエ像検出手段と、外光の輝度を検出する測光手段
と、前記測光手段から前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔
径推定手段と、前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を
利用して、前記受光手段の受光した前記画像から瞳孔と
虹彩の境界位置を検出する境界位置検出手段と、前記境
界位置検出手段により検出される前記境界位置および前
記第１プルキンエ像検出手段により検出される前記第１
プルキンエ像の位置から視線を演算する視線演算手段と
を有することによって、カメラに設けられた測光手段を
利用することで簡単に外光輝度を検出することができ、
これによって検出した外光輝度に基づいて、使用者の瞳
孔径を推定することができる。したがって、使用者の視
線をより高精度に検出することができるカメラを提供す
ることができる。
第１図は眼球の位置に対応する水平走査信号を示す図、
第２図は輝度と瞳孔の直径関係を示す図、第３図はカメ
ラの輝度計（露出計）の特性図、第４図はカメラの輝度
計から瞳孔径を割り出す変換図、第５図は視線検出装置
付カメラの一実施例を示す光学ブロック図、第６図
（Ａ）は第５図に示す実施例の電気回路のブロック図、
第６図（Ｂ）はその視線演算回路のブロック図、第７図
（Ａ）は多点測距部を示す図、第７図（ｂ）は測距演算
回路のブロック図、第８図（Ａ）はマルチ測光部を示す
図、第８図（Ｂ）は評価演算回路のブロック図、第９図
は角膜反射像と瞳孔中心を用いて視線の検出を行なう従
来の視線検出装置の概略、第10図、第11図（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）は位相差方式の焦点検出系の原理を説明
する図、第12図は測光、測距系の斜視図である。 １……撮影のレンズ、２……クイックリターンミラー ３……ピント板、４……コンデンサレンズ ５……ペンタプリズム、６……測光用集光レンズ ７……測光素子、８……サブミラー ９……視野マスク、10……フィールドレンズ 11……AF光束折り曲げミラー、12……二次結像レンズ 13……光電変換素子、14……アイピースレンズ 15……投受光兼用のレンズ、16……ビームスプリッター 17……投光用赤外LED 18……光電変換素子（リニア又はエリア型） 19……眼球、20……シャター 21……フィルム
第２図は輝度と瞳孔の直径関係を示す図、第３図はカメ
ラの輝度計（露出計）の特性図、第４図はカメラの輝度
計から瞳孔径を割り出す変換図、第５図は視線検出装置
付カメラの一実施例を示す光学ブロック図、第６図
（Ａ）は第５図に示す実施例の電気回路のブロック図、
第６図（Ｂ）はその視線演算回路のブロック図、第７図
（Ａ）は多点測距部を示す図、第７図（ｂ）は測距演算
回路のブロック図、第８図（Ａ）はマルチ測光部を示す
図、第８図（Ｂ）は評価演算回路のブロック図、第９図
は角膜反射像と瞳孔中心を用いて視線の検出を行なう従
来の視線検出装置の概略、第10図、第11図（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）は位相差方式の焦点検出系の原理を説明
する図、第12図は測光、測距系の斜視図である。 １……撮影のレンズ、２……クイックリターンミラー ３……ピント板、４……コンデンサレンズ ５……ペンタプリズム、６……測光用集光レンズ ７……測光素子、８……サブミラー ９……視野マスク、10……フィールドレンズ 11……AF光束折り曲げミラー、12……二次結像レンズ 13……光電変換素子、14……アイピースレンズ 15……投受光兼用のレンズ、16……ビームスプリッター 17……投光用赤外LED 18……光電変換素子（リニア又はエリア型） 19……眼球、20……シャター 21……フィルム
Claims (7)
- 【請求項１】第１プルキンエ像を含む眼球像を受光する
受光手段と、 前記受光手段の受光した画像から前記第１プルキンエ像
の位置を検出する第１プルキンエ像検出手段と、 外光の明るさを検出する外光検出手段と、 前記外光検出手段から眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推
定手段と、 前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記
受光手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置
を検出する境界位置検出手段と、 前記境界位置検出手段により検出される前記境界位置お
よび前記第１プルキンエ像検出手段により検出される前
記第１プルキンエ像の位置から視線を演算する視線演算
手段とを有する視線検出装置。 - 【請求項２】使用者の眼球を照明する照明手段と、 前記照明手段が前記使用者の眼球を照明することで生じ
る第１プルキンエ像を含む眼球像を受光する受光手段
と、 前記受光手段の受光した画像から第１プルキンエ像の位
置を検出する第１プルキンエ像検出手段と、 外光の明るさを検出する外光検出手段と、 前記外光検出手段から前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔
径推定手段と、 前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記
受光手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置
を検出する境界位置検出手段と、 前記境界位置検出手段により検出される前記境界位置お
よび前記第１プルキンエ像検出手段により検出される前
記第１プルキンエ像の位置から視線を演算する視線演算
手段とを有する視線検出装置。 - 【請求項３】使用者の眼球を照明する照明手段と、 前記照明手段が前記使用者の眼球を照明することで生じ
る第１プルキンエ像を含む眼球像を受光する受光手段
と、 前記受光手段の受光した画像から第１プルキンエ像の位
置を検出する第１プルキンエ像検出手段と、 外光の輝度を検出する測光手段と、 前記測光手段から前記眼球の瞳孔径を推定する瞳孔径推
定手段と、 前記瞳孔径推定手段の推定した瞳孔径を利用して、前記
受光手段の受光した前記画像から瞳孔と虹彩の境界位置
を検出する境界位置検出手段と、 前記境界位置検出手段により検出される前記境界位置お
よび前記第１プルキンエ像検出手段により検出される前
記第１プルキンエ像の位置から視線を演算する視線演算
手段とを有する視線検出装置を有するカメラ。 - 【請求項４】前記測光手段はファインダー領域における
外光を測光素子によって検出することを特徴とする請求
項３記載の視線検出装置を有するカメラ。 - 【請求項５】前記測光手段は撮影レンズを透過してきた
被写体光を測光素子により検出することを特徴とする請
求項３または４記載の視線検出装置を有するカメラ。 - 【請求項６】前記測光手段は複数の測光素子を有し、前
記複数の測光素子を各出力を演算して、前記瞳孔径推定
手段へ供給するための出力を求めることを特徴とする請
求項３、４または５記載の視線検出装置を有するカメ
ラ。 - 【請求項７】前記視線演算手段は前記境界位置から瞳孔
中心の位置を検出し、前記瞳孔中心の位置と前記第１プ
ルキンエ像の位置とから前記使用者の視線を演算するこ
とを特徴とする請求項３、４、５または６記載の視線検
出装置を有するカメラ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21667488A JP2950546B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 視線検出装置及び視線検出装置を有するカメラ |
| US07/393,594 US5036347A (en) | 1988-08-31 | 1989-08-14 | Visual line detecting device and camera having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21667488A JP2950546B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 視線検出装置及び視線検出装置を有するカメラ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7223460A Division JP2950759B2 (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 視線検出装置を有する光学機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265836A JPH0265836A (ja) | 1990-03-06 |
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