JPH05344954A - 視線方向検出装置 - Google Patents
視線方向検出装置Info
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- JPH05344954A JPH05344954A JP4157990A JP15799092A JPH05344954A JP H05344954 A JPH05344954 A JP H05344954A JP 4157990 A JP4157990 A JP 4157990A JP 15799092 A JP15799092 A JP 15799092A JP H05344954 A JPH05344954 A JP H05344954A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS 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
- G03B2213/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
- G03B2213/02—Viewfinders
- G03B2213/025—Sightline detection
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
- Focusing (AREA)
Abstract
き、しかも高い検出精度を得られる視線方向検出装置を
提供する。 【構成】 光源装置21により眼球の中心部に向かって発
せられた、十分に細いX方向およびY方向のスリット状
の概平行光線Bを、眼球の角膜の表面で反射する。反射
光は光検出装置26のX方向用PSD26X およびY方向用
PSD26Y で受光し、眼球の中心部に対するX方向およ
びY方向の受光位置を検出する。視線が正面を向いてい
れば、反射光の受光位置は、PSD26X およびPSD26
Y の各中心位置となる。これに対し、視線が右に角度θ
向いていると、反射光は左方向に反射角αで反射される
ため、受光位置はX方向用PSD26X の左位置となる。
の受光位置を検出することにより反射角αが求められ、
反射角αから視線の方向θを求める。
Description
視線方向検出装置に関する。
線方向に応じて各種の制御が行なわれるようになってき
ている。
ダー内に複数の合焦ゾーンを設け、被写体のファインダ
ー内での被写体の位置に対応して、合焦ゾーンを選択す
ることにより、構図に制限を受けることなく、目的とす
る被写体に焦点を合わせて撮影できるようにしている。
このような場合、合焦ゾーンの選択切換に当たって、フ
ァイダー内における撮影者の視線方向を検出して、その
視線が向いた合焦ゾーンを選択すれば、手動による切換
操作を要することなく、撮影対象の被写体に対応した合
焦ゾーンを自動的に選択することができる。
向検出装置としては、たとえば図5で示すように、赤外
光を発するLED等の発光素子11により、眼球の虹彩12
と鞏膜13との境界部である虹彩輪部12a を照明し、反射
光を2つの光検出素子14a ,14b で捕らえ、これら両光
検出素子14a ,14b からの出力信号の強度差に基づいて
水平方向の視線方向検出を行なうものがある。
12と鞏膜13との光反射率の違いを利用したものであり、
図5のように視線が概ね正面にあれば、2つの光検出素
子14a ,14b の出力強度はほぼ等しく、また、たとえば
図6に示すように視線が左方向を向いている場合は、光
検出素子14a の出力が光検出素子14b より大きくなり、
さらに視線が右を向いた場合は、反対に、光検出素子14
b の出力が光検出素子14a より大きくなる。すなわち、
両光検出素子14a ,14b の出力差を検出することにより
水平方向の視線方向検出を行なっている。
を検出するには、前述のように虹彩輪部12a を照明する
必要があるため、ある程度広い範囲を照明しなければな
らない。このため、眼の瞼や睫の影響を受けてしまい、
十分に精度良く反射光の強度差検出を行なうことができ
ない。
昭61−172552号公報で示すように、眼球の一部
を平行光で照明し、平行光によって発生する角膜前面か
らの反射像である第1プルキンエ像と瞳中心の位置とか
ら、視線方向を検出するものや、たとえば特開平2−5
号公報で示すように、第1プルキンエ像と目の眼底から
の反射光との受光出力から視線方向を検出するもの等が
知られている。
ンエ像について説明する。通常、凸面鏡を平行光で照明
すると、光学的に無限の距離にある光学像が凸面鏡の表
面とその曲率中心との中点に光点となって現れる。目の
角膜においても平行光線を照射すると、角膜の形状およ
び角膜表面の鏡面反射により、同様に光点を形成する。
そして、この光点が第1プルキンエ像である。
いて16は角膜で、この角膜16の曲率中心をCcとする。ま
た、17は眼球で、この眼球17の回転中心をCrとする。ま
た、これら角膜16の曲率中心Ccと眼球17の回転中心Crと
の距離をdcとする。そして、図7において、破線は視線
が正面にあるときの角膜16および眼球17の状態を示し、
実線は視線が右に角度θ傾いたときの角膜16および眼球
17の状態を示している。
い基準光源からの平行光は、視線が正面を向いている場
合は、角膜16の曲率中心Ccと角膜16表面の反射点Icとを
結ぶ直線の中点PIに第1プルキンエ像18が観測される。
これに対し、前述のように眼球17が角度θだけ右に回転
すると、角膜16の曲率中心CcはCc1 の位置に移動し、角
膜16の表面の入射平行光線の反射点Ic1 との中点PI1 に
第1プルキンエ像18が移動する。すなわち、第1プルキ
ンエ像18は、眼球17の回転方向と同じ方向に移動するこ
ととなる。
ルキンエ像18の水平方向の移動距離L1は次式で得られ
る。
明によって生じる第1プルキンエ像18の位置の変化を検
出すれば、視線の方向を検出することができる。しか
し、実際には、角膜16の曲率中心Ccと眼球17の回転中心
Crの距離dcそのものが僅かであることから、視軸の角度
変化に対する第1プルキンエ像18の移動量は、式1から
明らかなように極僅かであり、頭の僅かな移動等がある
と、頭の僅かな移動と視線方向の移動とを判別がするこ
とができない。
開昭61−172552号公報記載の構成では、瞳孔中
心位置を検出し、また、特開平2−5号公報記載の構成
では、目の眼底からの反射光を測定している。
および特開平2−5号公報記載の構成では、それぞれ角
膜16からの反射像である第1プルキンエ像18を利用して
いるため、照明光として瞳をカバーできるような広いビ
ーム径の平行光が必要となる。このため、照明光学系と
してレンズを含む複雑な光学部品が必要となる。また、
反射像である第1プルキンエ像18を光検出器上に結像さ
せる必要があるため、検出光学系が必要となり、装置全
体の小型化および軽量化が困難である。また、前述した
ように、もともと第1プルキンエ像18の視線方向変化に
対する位置変化量が僅かであるため、特開昭61−17
2552号公報および特開平2−5号公報記載の構成で
説明したような構成としても、十分な精度を得ることは
難しい。
鞏膜13との光反射率の違いを利用して視線方向を検出す
るものは、眼の瞼や睫の影響により、十分に精度良く検
出を行なうことができず、また、第1プルキンエ像18を
利用するものでは、装置全体の小型化および軽量化が困
難であるとともに十分な精度を得難い等の問題点を有し
ている。
ず小型軽量に構成でき、しかも高い検出精度を得ること
ができる視線方向検出装置を提供することにある。
出装置は、眼球の中心部に向かって、前記眼球の瞳の大
きさに比して十分に細い概平行光線を発する光源装置
と、前記概平行光線の前記眼球の角膜からの反射光を受
光し、前記眼球の中心部に対する受光位置の関係を検出
する光検出装置とを備えたものである。
概平行光線を照射し、眼球の角膜表面からの反射光を受
光し、この反射光の受光位置を測定し、この受光位置か
ら反射角を検出する。この角膜表面の反射角と眼球の回
転角、すなわち視線の方向とは所定の関係が成り立つの
で、この反射角から視線方向を検出する。
を図面を参照して説明する。
で、この光源装置21は眼球17の中心部に向かって、眼球
17の瞳の大きさに比して十分に細い概平行光線Bを発す
る。この光源装置21は、赤外光を照射するLED等によ
る光源22を有し、この光源22の前面側には光源22からの
光を概平行光線Bにするためのレンズ23が設けられてい
る。また、このレンズ23の出射側にはスリット板24が、
眼球17の瞳の大きさに比して十分に細い概平行光線を得
るように設けられている。
び垂直方向であるY方向の変化を捕えるべく、X方向用
のスリット24X およびY方向用のスリット24Y が形成さ
れている。また、これら各スリット24X ,24Y の幅寸法
は、瞳の大きさに比して十分に細い値に設定されてい
る。したがって、この光源装置21は、光源22からの光を
レンズ23で概平行光線Bとした後、スリット板24のスリ
ット24X ,24Y により、眼球17の瞳の大きさに比して十
分に細いX方向用およびY方向用のスリット状の平行な
光線となり、眼球17の中心部に向かって照射される。
26は、光源装置21により眼球17の中心部に向かって発せ
られ、眼球17の角膜16の表面で反射されたスリット光な
どの概平行光線Bを受光し、眼球17の中心部に対する受
光位置関係を検出する。そして、この光検出装置26は、
X方向の受光位置を検出する光位置検出装置としてのP
SD26X と、Y方向の受光位置を検出する光位置検出装
置としてのPSD26Yとで構成される。
22は、LEDドライバ31に接続され、このLEDドライ
バ31により発光制御される。また、X方向用PSD26X
およびY方向用PSD26Y は切換スイッチ32に接続さ
れ、X方向用PSD26X およびY方向用PSD26Y の出
力はこの切換スイッチ32により時分割に切換えるように
して、後続回路を1組にしている。すなわち、X方向用
PSD26X およびY方向用PSD26Y の出力は、切換ス
イッチ32により時分割に切換えられ、切換スイッチ32に
接続された信号処理回路33を経て、さらにこの信号処理
回路33に接続された角度検出回路34に入力され、受光位
置を基に角膜16からの反射角αを求める。
概平行光線Bを照射した場合、眼球17がたとえば図3に
示す実線で示すように右に角度θ回転していると、細い
概平行光線Bの一部は角膜16の表面の反射点Rpにおい
て、眼球17の回転方向とは反対方向に角度αで反射す
る。そして、回転角θでの角膜16の曲率中心をCc1 、こ
の曲率中心Cc1 と眼球17の回転中心Crとの距離をdc、回
転角θでの角膜16の曲率中心をCc1 と反射点Rpとの距離
をrcとし、正弦定理を適用すると、視線方向である眼球
17の回転角θと反射角αとの間には、以下に示す式2に
基づき式3の関係が成り立つ。
係から、視線の方向の角度θを求めることができる。
装置21により眼球17の中心部に向かって発せられた、十
分に細いX方向およびY方向のスリット状の概平行光線
Bは、眼球17の角膜16の表面で反射される。そして、反
射光は光検出装置26のX方向用PSD26X およびY方向
用PSD26Y により受光され、眼球17の中心部に対する
X方向およびY方向の受光位置が検出される。そして、
図3の破線で示すように、視線が正面を向いていれば、
反射光の受光位置は、PSD26X およびPSD26Y の各
中心位置となる。これに対し、図3の実線で示すよう
に、視線が右に角度θ向いていると、反射光は左方向に
反射角αで反射されるため、受光位置はX方向用PSD
26X の左位置となる。したがって、この受光位置を検出
することにより反射角αが求められ、さらに、この反射
角αから式3の関係により視線の方向θが求められる。
したが、垂直方向であるY方向についても同様であり、
Y方向用PSD26Y への受光位置により角膜16からの反
射角が求まり、この反射角から視線方向が求まる。
眼球17の角膜16の表面からの反射光を受光し、その受光
位置から反射角αを求め、この反射角αから視線方向θ
を検出するようにしたので、従来のように反射像を結像
させる必要はなく、結像光学系のような複雑な構成が不
要となり、装置全体を小型軽量化することができる。ま
た、入射方向と反射方向との成す角度の変化は、たとえ
ば視線方向θの5°の変化に対して反射角αは、およそ
8°となり、変化幅が拡大する。すなわち、従来の第1
プルキンエ像を用いた場合のように僅かな変化を検出す
るのではなく、拡大された十分大きな変化幅を検出する
ので検出精度は大幅に向上する。
スリット状平行光線を用いているので、瞼や睫等による
影響を避けることができ、確実な視線方向検出を行なう
ことができる。
カメラあるいは小型ビデオムービーカメラ等のファィン
ダーへの応用を考えて構成したものを説明する。
たスリット光である概平行光線Bをハーフミラー28によ
り眼球17の角膜16に導いている。この場合、X方向用の
PSD26X およびY方向用PSD26Y からなる光検出装
置26は、ハーフミラー28と角膜16との間に設置すること
ができる。
およびY方向の概平行光線Bは、ハフミラー28を介して
眼球17の中心部に向かって発せられる。そして、この概
平行光線Bは、眼球17の角膜16表面で反射され、反射光
は、ハーフミラー28との間に設けられた光検出装置26の
X方向用PSD26X およびY方向用PSD26Y により受
光され、眼球17の中心部に対するX方向およびY方向の
受光位置が検出される。したがって、この受光位置から
反射角αが求められ、さらに、この反射角αから視線の
方向θが求められる。
Dを示したが、LEDの他の光源を用いてもよい。
るようにしているが、どちらか一方の方向を検出するよ
うにしてもよい。
向用の互いに直交する2つのスリット24X ,24Y を形成
したが、斜め方向の1本のスリット等を用いて両方向の
検出を行なってもよい。また、スリット板24の代りに、
複数のピンホールを有するピンホール板を用いてもよ
い。
る光位置検出装置はPSDに限らず、CCDラインセン
サやフォトセルアレイ、CCD撮像素子等の2次元のセ
ンサを用いてもよい。
膜表面での反射角から視線方向を検出するようにしたの
で、従来のように反射像を結像させる結像光学系のよう
な複雑な構成が不要となり、装置全体を小型軽量化する
ことができる。また、従来の第1プルキンエ像を用いた
場合のように僅かな変化を検出するのではなく、拡大さ
れた十分大きな変化幅を検出するので検出精度は大幅に
向上する。
視図である。
ある。
である。
理を示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 眼球の中心部に向かって、前記眼球の瞳
の大きさに比して十分に細い概平行光線を発する光源装
置と、 前記概平行光線の前記眼球の角膜からの反射光を受光
し、前記眼球の中心部に対する受光位置の関係を検出す
る光検出装置とを備えたことを特徴とする視線方向検出
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15799092A JP3194790B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 視線方向検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15799092A JP3194790B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 視線方向検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05344954A true JPH05344954A (ja) | 1993-12-27 |
JP3194790B2 JP3194790B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=15661837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15799092A Expired - Fee Related JP3194790B2 (ja) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | 視線方向検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3194790B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9804670B2 (en) | 2014-01-16 | 2017-10-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display apparatus and method of controlling the same |
WO2019239849A1 (ja) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | ソニー株式会社 | 眼球検出装置、および画像表示装置 |
CN112869701A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 | 视线检测方法、手术机器人***、控制方法和存储介质 |
-
1992
- 1992-06-17 JP JP15799092A patent/JP3194790B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10133349B2 (en) | 2014-01-16 | 2018-11-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Display apparatus and method of controlling the same |
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CN112219084A (zh) * | 2018-06-14 | 2021-01-12 | 索尼公司 | 眼球检测单元和图像显示装置 |
US11474600B2 (en) | 2018-06-14 | 2022-10-18 | Sony Corporation | Eyeball detection unit and image display apparatus |
CN112219084B (zh) * | 2018-06-14 | 2023-02-21 | 索尼公司 | 眼球检测单元和图像显示装置 |
CN112869701A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 | 视线检测方法、手术机器人***、控制方法和存储介质 |
CN112869701B (zh) * | 2021-01-11 | 2024-03-29 | 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 | 视线检测方法、手术机器人***、控制方法和存储介质 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3194790B2 (ja) | 2001-08-06 |
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