JP3296578B2 - カメラ - Google Patents

カメラ

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JP3296578B2
JP3296578B2 JP00050792A JP50792A JP3296578B2 JP 3296578 B2 JP3296578 B2 JP 3296578B2 JP 00050792 A JP00050792 A JP 00050792A JP 50792 A JP50792 A JP 50792A JP 3296578 B2 JP3296578 B2 JP 3296578B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2213/00Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B2213/02Viewfinders
    • G03B2213/025Sightline detection

Landscapes

  • Viewfinders (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラなどのカ
メラに関し、特にそのファインダの視度補正に関するも
のである。
【0002】
【関連する技術】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
検出する装置が種々提案されている。
【0003】例えば特開昭61−172552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。図8は視線検出
の原理説明図で、同図(a)は視線検出光学系の概略
図、同図(b)は光電素子列6からの出力信号の強度図
である。図8(a)において、5は観察者に対して不感
の赤外光を放射する発光ダイオードなどの光源であり、
投光レンズ3の焦点面に配置されている。光源5より発
光した赤外光は投光レンズ3により平行光となりハーフ
ミラー2で反射し、眼球201の角膜21を照明する。
このとき角膜21の表面で反射した赤外光の一部による
角膜反射像dはハーフミラー2を透過し受光レンズ4に
より集光されて光電素子列6上の位置Zd′に再結像す
る。
【0004】また虹彩23の端部a,bからの光束はハ
ーフミラー2,受光レンズ4を介して光電素子列6上の
位置Za′,Zb′に該端部a,bの像を結像する。受
光レンズ4の光軸(光軸ア)に対する眼球の光軸イの回
転角θが小さい場合、虹彩23の端部a,bのZ座標を
Za,Zaとすると、虹彩23の中心位置cの座標Zc
は Zc≒(Za+Zb)/2 と表わされる。
【0005】また、角膜反射像の発生位置DのZ座標を
Zd、角膜21の曲率中心Oと虹彩23の中心Cまでの
距離をOCとすると眼球光軸イの回転角θは、 OC*sinθ≒Zc−Zd ……(1) の関係式を略満足する。
【0006】ここで、角膜反射像の位置dのZ座標Zd
と角膜21の曲率中心OのZ座標Zとは一致している。
このため演算手段において、同図(b)のごとく光電素
子列6面上に投影された各特異点(角膜反射像d及び虹
彩の端部a,b)の位置を検出することにより眼球光軸
イの回転角θを求めることができる。このとき(1)式
は、 β*OC*sinθ≒(Za′+Zb′)/2−Zd′ ……(2) と書き換えられる。ただし、βは、角膜反射像の発生位
置dと受光レンズ4との距離L1と、受光レンズ4と光
電素子列6との距離L0で決まる倍率で、通常ほぼ一定
の値となっている。
【0007】一方、従来カメラ一体型VTRにおいて、
撮影者が、撮影中に各種機能の入力を行おうとする際に
は、ビューファインダを覗きながらその操作を行わなけ
ればならなかった。また、各種機能のスイッチを確認し
ながら操作するためには、一度ビューファインダから目
を離さなければならず、撮影画面が乱れたり、被写体を
見失ったりする可能性がある。さらに、近年ユーザ用途
の多様化などでカメラ一体型VTRに付随する各種機能
は増加する傾向にある。このような背景を鑑みれば、例
えば今述べてきた視線検出装置を応用し、ビューファイ
ンダ内の視線を検出し、メニュ画面などを使い、各種機
能入力に応用すれば、ビューファインダから目を離すこ
となく、容易に機能入力等を行うことが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般的なカメラ一体型
VTRにおいては、カメラの視度補正は手動で行われて
きた。しかしながら、一台のカメラを数人で使用する場
合、自分が使用するときには毎回視度補正をする必要が
生じ、わずらわしい場合がある。そこで、本発明におい
ては、ある撮影者が一度視度補正を行ったならば、その
後は自動的にビユーファインダにおける撮影者の視度補
正を行うことのできるカメラを提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明でカメラを次の(1),(2)のとおりに構
成する。
【0010】
【0011】()ファインダを覗いている瞳の情報を
検出する瞳情報検出手段と、前記ファインダの視度補正
を行う視度補正手段と、該視度補正手段によって視度補
正を行ったときの補正情報とそのときに検出した前記瞳
情報検出手段の瞳情報とを関連させて記憶する記憶手段
と、前記ファインダを覗いたときに、前記瞳情報検出手
段で検出した瞳情報と前記記憶手段に記憶している瞳情
報を比較し同じ瞳か否かの判定を行う判定手段と、該判
定手段で同じ瞳と判定したとき、その瞳の情報と関連し
て前記記憶手段に記憶している補正情報にもとづいて前
記視度補正手段を駆動する駆動手段とを備えたカメラ。
【0012】() 定手段で同じ瞳の判定ができない
とき、撮影者に視度補正手段を手動で操作するよう指示
する指示手段を備えた前記(1)記載のカメラ。
【0013】
【0014】
【作用】 前記(),()の構成によれば、ファイン
ダを覗いたときに、瞳情報検出手段で検出した瞳情報と
記憶手段に記憶している瞳情報が比較され、同じ瞳か否
かの判定が行われる。そして同じ瞳のとき、その瞳に関
連して記憶手段に記憶している補正情報にもとづいて視
度補正手段が駆動され、自動的に視度補正が行われる。
【0015】前記()の構成では、同じ瞳の判定でき
ないとき、撮影者に、手動で視度補正を行うよう指示が
出される。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例で詳しく説明する。図
1は、実施例である“ビデオカメラ”の要部の構成図で
ある。図中、1は接眼レンズ、2は可視光透過・赤外光
反射のダイクロイックミラーで、光路分割器を兼ねてい
る。
【0017】4は受光レンズ、5a,5b,5cは照明
手段であり、例えば発光ダイオードからなっている。6
は光電素子列である。受光レンズ4と光電素子列6は受
光手段の一要素を構成している。光電素子列6は、通常
は図面垂直方向に一次元的に複数の光電素子がならんだ
デバイスを使うが、必要に応じて2次元に光電素子がな
らんだデバイスを使用する。各要素1,2,4,5a,
5b,5c,6より眼球の視線検出系を構成している。
【0018】101は電子ビューファインダ、102は
ファインダ画面である。本実施例では、ファインダ画面
102に映し出された映像は、接眼レンズ1を介してア
イポイントEに導かれる。
【0019】本実施例に係る視線検出装置は、符号1,
2,4,5a,5b,5c,6で表された部材より構成
された視線検出系と、演算手段である信号処理回路10
9に含まれる、眼球光軸検出回路,眼球判別回路,視軸
補正回路,注視点検出回路等から構成されている。
【0020】該視線検出系において、赤外発光ダイオー
ド5から放射される赤外光は、アイポイントE近傍に位
置する観察者の眼球201を照明する。また、眼球20
1で反射した赤外光は、ダイクロイックミラー2で反射
され受光レンズ4によって収斂しながら光電素子列6上
に像を形成する。また、前記信号処理回路109はマイ
クロコンピュータ110のソフトウエアで実行される。
【0021】ここで、視線検出について説明する。図2
は図1の視線検出系の要部斜視図、図3は視線検出系の
光学原理図である。照明用の赤外発光ダイオード5a,
5b,5cはカメラと観察者の眼球との距離を検出する
ために2個一組で使用され、カメラの姿勢に応じて赤外
発光ダイオード5a,5bで横位置、赤外発光ダイオー
ド5b,5cで縦位置での検出を行っている。なお、同
図においてカメラの姿勢検出手段は図示されていないが
水銀スイッチ等を利用した姿勢検知手段が有効である。
【0022】赤外発光ダイオード5a,5bは、受光レ
ンズ4の光軸(X軸)に対して光電素子列6の列方向
(Z軸方向)及び該列方向と直交する方向にシフトした
位置に配置されている。
【0023】図3(a)において、光電素子列6の列方
向(Z軸方向)に分離して配置された赤外発光ダイオー
ド5a,5bからの光束はZ軸方向に分離した位置に角
膜反射像e,dをそれぞれ形成する。このとき、角膜反
射像e及びdの中点のZ座標は角膜21の曲率中心oの
Z座標と一致している。また角膜反射像e及びdの間隔
は赤外発光ダイオードと観察者の眼球との距離に対応し
て変化するため、光電素子列6上に再結像した角膜反射
像の位置e′,d′を検出することにより眼球からの反
射像の結像倍率βを求めることが可能となる。また図3
(b)において、光電素子列6の列方向と直交する方向
に配置された赤外発光ダイオード5a(5b)は観察者
の眼球を斜め上から照明することになり、そのため観察
者の眼球が垂直方向(X−Y平面内)に回転していない
場合は角膜反射像e(d)は角膜の曲率中心及び瞳孔の
中心よりも図中+Y方向に形成される。
【0024】図4は本実施例において、光電素子列6の
複数の光電素子列面上に投影された眼球からの反射像を
示す説明図である。
【0025】図4(a)は光電素子列6上に投影された
眼球からの反射像を示したものである。同図において角
膜反射像e′,d′は光電素子列Yp′上に再結像して
いる。このとき光電素子列Yp′より得られる出力信号
を図4(b)に示す。
【0026】次に本実施例における視線検出方法を図5
のフローチャートを用いて順次説明する。まず信号処理
回路109に含まれる眼球光軸検出回路において眼球光
軸の回転角が検出される。次いで光電素子列6の像信号
の読み出しを図4(a)で示す−Y方向より順次行い角
膜反射像e′,d′が形成される光電素子列(ライン)
Yp′を検出する(S1)。同時に角膜反射像e′,
d′の列方向の発生位置Zd′,Ze′を検出し(S
2)、該角膜反射像の間隔|Zd′−Ze′|より光学
系の結像倍率βを求める(S3)。さらに該光電素子列
(ライン)Yp′上に虹彩23と瞳孔24との境界点Z
2b′,Z2a′を検出し(S4)、該光電素子列Y
p′上の瞳孔径|Z2a′−Z2b′|を算出する(S
5)。
【0027】図4(a)に示すように、通常角膜反射像
が形成される光電素子列Yp′は、瞳孔中心C′の存在
する光電素子列Y0′より図中−Y方向に発生し、像信
号の読み出しを行うべきもう一つの光電素子列Y1′は
前記結像倍率β及び瞳孔径の値より算出される(S
6)。このとき該光電素子列Y1′は光電素子列Yp′
に対して十分な間隔を有するように設定される。同様に
光電素子列Y1′上の虹彩23と瞳孔24との境界点Z
1a′,Z1b′が検出されると(S7)、該境界点
(Z1a′,Y1′)、(Z1b′,Y1′)及び前記
境界点(Z2a′,Yp′)、(Z2b′,Yp′)の
内の少なくとも3点を用いて瞳孔の中心位置C′(Z
c′,Yc′)が求められる。さらに前記角膜反射像の
位置(Zd′,Yp′)、(Ze′,Yp′)を用いて
前記(2)式を変形すると眼球光軸の回転角θz,θy
は、
【0028】
【数1】
【0029】を満足する(S8)。但しδY′は赤外発
光ダイオードが受光レンズ4に対して光電素子列6の列
方向と直交する方向に配置されていることにより、角膜
反射像の再結像位置e′,d′が光電素子列6上で角膜
21の曲率中心のY座標に対してY軸方向にシフトして
いる分を補正する値である。
【0030】さらに、信号処理回路109に含まれる眼
球判別回路においては、例えば算出される眼球光軸の回
転角の分布よりファインダ101をのぞいている観察者
の目が右目か左目かを判別し(S9)、さらに視軸補正
回路において該眼球判別情報と前記眼球光軸の回転角に
基づいて視軸の補正が行われる(S10)。また注視点
検出回路においては、ファインダ光学系の光学定数に基
づいて注視点を算出される(S11)。
【0031】さて、図1のマイクロコンピュータ110
内には、瞳情報をデータとしてとり込むプログラム、現
在の情報と記憶データの相関をとるプログラム、接眼レ
ンズ1を動かすためにモータ駆動用ドライバ8に駆動デ
ータを出力するプログラム、さらに駆動用ドライバ8に
よってモータ7を駆動し接眼レンズ1が動いた際、その
位置情報をエンコーダ111からとり込み記憶するプロ
グラムがある。
【0032】以下、本実施例による視度補正の動作につ
いて、図6に沿って説明する。S21は撮影者がファイ
ンダ101を覗いたかどうかを判断するプログラムで、
これは信号処理回路109内の眼球判別回路によって判
断される。ファインダ101を覗いているのが確認され
たなら、プログラムはS22に進み、撮影者の瞳の映像
情報(瞳情報)を、光電素子列6からとり込み記憶す
る。目の形は撮影者により異なっているため、個人の判
別ができる。
【0033】次に過去にとり込みメモリに蓄えられてい
る瞳情報のデータと、今とり込んだデータの相関をS2
3でとる。今回はじめて撮影者がファインダ101を覗
いたとすれば、過去のデータはないためS24のプログ
ラムでは過去には一致したデータがないと判断しS26
へ進む。ここで、ファインダ画面102内の視度補正の
マークを点灯させ、撮影者に視度補正を行うように指示
する。撮影者が視度補正を終えて何らかの操作、例えば
カメラ本体にあるスイッチなどを押すとS27において
それを確認し、S28で現在のレンズ位置データと瞳情
報のデータを関連させて記憶する。これにより現在の撮
影者の視度補正のベストの状態がマイクロコンピュータ
110に記憶されたことになる。次回からファインダ1
01を覗いたときは、S23の相関において一致データ
が確認され、その瞳情報をもっている撮影者の視度補正
位置へと自動的にレンズが移動することになる(S2
5)。
【0034】次に、先に述べた瞳情報のデータの相関の
とり方について図7により説明する。相関をとる場合、
図7(a)に示すようにエリアを何分割かし、さらにそ
の1つのエリアを片方(一方の瞳情報)を基準にもう片
方を±10エリア分ぐらい動かし各々の領域での差の絶
対値の総和が最小となるレベルにより決定される。
(a)と(b)の相関をとるとき、(b)の座標を
(2.2)だけ動かせば像は一致するが、このときの相
関を調べていく上での計算結果は(c)で示される。そ
して、(c)における最小値のレベルにより相関がとれ
ているかどうか判断されるのである。しかし、画面全体
を見るのでは時間がかかるので、一般的には代表点によ
る相関がとられる。これは(d)で示されたように、画
面上に何点かの代表点を設け、その点における相関をと
る手法である。
【0035】さて、本実施例で瞳の映像信号の相関をと
る場合、やはり代表点による相関をとっているが、瞳孔
の大きさが変化するために瞳孔が開いているときと閉じ
ているときとでは相関がとれない場合がある。そこで、
瞳の映像信号のレベルに対してあるスレッショルドレベ
ルを設け、そのレベル以下に対する代表点に対しては相
関をとらないようにした。図8(b)からもわかるよう
に、瞳孔からの反射光のレベルは低い。そこで図7
(f)に示すように低いレベルを相関から外すことによ
り確実に相関がとれるようにしている。
【0036】以上、視度補正のやり方について述べた
が、補正用のレンズの駆動モータ7は、位置精度の高い
ものであれば何でもよい。また、手動による視度補正の
指示は、実施例においてはファインダ画面102内に表
示するとしたが、警告音など撮影者がファインダを覗い
た状態で知ることができるものなら何でもよい。
【0037】また、実施例はビデオカメラであるが、本
発明はこれに限定されものではなく、視度補正機構を有
するファインダを備える適宜のカメラに適用することが
できる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カメラ側で自動的にビューファインダの視度補正が行わ
れることになる。そのため、従来のように視度補正をそ
の都度手動で行う必要がなく、さらには、毎回自動的に
視度補正が行われるため、その結果として、視線検出の
精度もあがり、視線検出を利用したカメラ処理を行うカ
メラにあってはその動作がより快適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例要部の構成図
【図2】 視線検出系の要部斜視図
【図3】 視線検出系の光学原理図
【図4】 眼球からの反射像の説明図
【図5】 実施例の視線検出の動作を示すフローチャー
【図6】 実施例の視度補正の動作を示すフローチャー
【図7】 瞳情報のデータの相関の説明図
【図8】 視線検出の原理説明図
【符号の説明】
1 接眼レンズ 2 ダイクロイックミラー 4 受光レンズ 5a,5b,5c 照明手段 6 光電素子列 7 モータ 8 モータ駆動用ドライバ 109 信号処理回路 110 マイクロコンピュータ 201 眼球
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/225 - 5/232 G02B 7/11 G03B 7/00 - 7/28 G03B 13/00 - 13/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファインダを覗いている瞳の情報を検出
    する瞳情報検出手段と、前記ファインダの視度補正を行
    う視度補正手段と、該視度補正手段によって視度補正を
    行ったときの補正情報とそのときに検出した前記瞳情報
    検出手段の瞳情報とを関連させて記憶する記憶手段と、
    前記ファインダを覗いたときに、前記瞳情報検出手段で
    検出した瞳情報と前記記憶手段に記憶している瞳情報を
    比較し同じ瞳か否かの判定を行う判定手段と、該判定手
    段で同じ瞳と判定したとき、その瞳の情報と関連して前
    記記憶手段に記憶している補正情報にもとづいて前記視
    度補正手段を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴と
    るカメラ。
  2. 【請求項2】 判定手段で同じ瞳の判定ができないと
    き、撮影者に視度補正手段を手動で操作するよう指示す
    る指示手段を備えたことを特徽とする請求項記載のカ
    メラ。
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