JPH06347865A - 視線検出装置およびこれが搭載されたカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々の眼球の個体差にかかわらず観察者の視
線方向を正確に検出することを可能にする。 【構成】 複数の照明手段１０により眼球１１を照明
し、この眼球１１の複数の反射像を複数の観察手段１２
によりそれぞれ観察する。これら観察手段１２によって
観察された眼球１１の角膜反射像および瞳孔と虹彩との
複数の境界像に基づいて眼球１１の角膜曲率中心および
瞳孔中心の空間位置を算出する。一方、一部の観察手段
１２によって観察された眼球１１の角膜反射像および瞳
孔と虹彩との複数の境界像に基づいて眼球１１の角膜曲
率中心および瞳孔中心の平面位置を算出する。そして、
角膜曲率中心と瞳孔中心との間の距離と角膜曲率中心お
よび瞳孔中心の平面位置とを用いて眼球１１の視線方向
を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば光学装置内に
設けられた視野画面上において観察者が観察している注
視点方向、すなわち、いわゆる視線方向を検出する視線
検出装置およびこれが搭載されたカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、観察者の視線方向を検出する装置
としては、例えば、特開昭６１−１７２５５２号公報、
特開平３−１０９０２９号公報などに開示された装置が
あった。これら公報に開示された装置は、観察者の眼球
を光源によって照明し、該光源によって照明された前記
眼球の瞳孔と虹彩との境界を読み取って瞳孔中心の位置
を求めるとともに、光源からの照明光による角膜反射像
の位置を求め、この瞳孔中心と角膜反射像の相対的位置
関係から視線方向を求めていた。以下、図３１を用いて
上述の公報における視線検出装置の動作について説明す
る。

【０００３】図３１は人間の眼球を水平方向に切断した
断面図である。図３１において、１は眼球であり、この
眼球１は、略球形の強膜２の中に硝子体３が充満され、
この強膜２の前部（図中左部）に水晶体４、虹彩５およ
び角膜６が形成されて概略構成されている。虹彩５は一
種の絞りであり、開口部は瞳孔７と呼ばれる。角膜６の
曲率は強膜２の曲率とは異なる。以下、図に示すよう
に、角膜曲率中心Ｃと眼球回転中心Ｏ''との間の距離を
距離ρとおき、また、瞳孔中心Ｄと眼球中心Ｏ’’との
間の距離を距離Ａとおく。

【０００４】図３１に示すように水平方向（図中上下方
向）にＸ軸を採り、図示しない視野画面の中心に眼球１
が正対する時の眼球回転中心Ｏ’’のＸ軸の位置を原点
Ｏとする。このときの瞳孔中心ＤのＸ軸上の位置および
角膜反射像ＰのＸ軸上の位置は、眼球回転角θを図のよ
うに定義すれば、

【数１】 Ｄ＝Ｌ＋Ａ×sinθ (１) Ｐ＝Ｌ＋ρ×sinθ (２) と表される。ここにいう角膜反射像Ｐはプルキンエ第一
像と呼ばれるものであり、角膜６を凸レンズと考えた時
に、その表面で反射する光線の虚像である。

【０００５】(１)、(２)式より、角膜反射像ＰのＸ軸位
置から瞳孔中心ＤのＸ軸位置を差し引けば眼球中心の平
行移動成分Ｌを打ち消す事ができて、

【数２】 Ｄ−Ｐ＝(Ａ−ρ)×sinθ (３) が得られるから、眼球回転角θは、

【数３】 θ＝sin^-1((Ｄ−Ｐ)／(Ａ−ρ)) (４) と求まる。ここで、角膜曲率中心Ｃと瞳孔中心Ｄとの間
の距離Ａ−ρは各観察者によらずほぼ一定値と仮定する
ことができる。観察者の視線方向は眼球回転角θから求
められるので、角膜反射像ＰのＸ軸位置、瞳孔中心Ｄの
Ｘ軸位置を求めて、ほぼ一定値と仮定できるＡ−ρに適
当な値を代入すれば視線方向が求まる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に開示された従来の視線検出装置では、本来は個々
の眼球によって異なる値、いわゆる個体差を持つ値であ
る、角膜曲率中心Ｃと瞳孔中心Ａとの距離Ａ−ρを一定
と見なして(４)式に代入し、眼球回転角θから視線方向
を検出しているので、視線検出に要求される精度の程度
によっては十分な精度が得られないという問題を有して
いた。

【０００７】本発明の目的は、個々の眼球の個体差にか
かわらず観察者の視線方向を正確に検出することの可能
な視線検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１に対応付けて説明すると、請求項１の発明は、複数の
照明手段１０により観察者の眼球１１を照明し、照明手
段１０により照明された眼球１１の反射像から眼球１１
の視線方向を算出する視線検出装置に適用される。そし
て、上述の目的は、複数の照明手段１０により照明され
た眼球１１の複数の反射像をそれぞれ観察する複数の観
察手段１２と、複数の観察手段１２によって観察された
眼球１１の複数の角膜反射像に基づいてこの眼球１１の
角膜曲率中心の空間位置を算出する第１の角膜曲率中心
算出手段１３と、複数の観察手段１２のうち一部の観察
手段１２によって観察された眼球１１の複数の角膜反射
像に基づいてこの眼球１１の角膜曲率中心の平面位置を
算出する第２の角膜曲率中心算出手段１４と、複数の観
察手段１２によって観察された眼球１１の瞳孔と虹彩と
の複数の境界像に基づいてこの眼球１１の瞳孔中心の空
間位置を算出する第１の瞳孔中心算出手段１５と、複数
の観察手段１２のうち一部の観察手段１２によって観察
された眼球１１の瞳孔と虹彩との複数の境界像に基づい
てこの眼球１１の瞳孔中心の平面位置を算出する第２の
瞳孔中心算出手段１６と、第１の角膜曲率中心算出手段
１３および第１の瞳孔中心算出手段１５により算出され
た角膜曲率中心の空間位置および瞳孔中心の空間位置に
基づいて視線方向および角膜曲率中心と瞳孔中心との間
の空間距離を算出するとともに、空間距離を算出した後
は、この空間距離と、第２の角膜曲率中心算出手段１４
および第２の瞳孔中心算出手段１６により算出された角
膜曲率中心の平面位置および瞳孔中心の平面位置とに基
づいて視線方向を算出する視線算出手段１７とを設ける
ことにより達成される。

【０００９】請求項２の発明は、視線算出手段１７によ
り算出された角膜曲率中心と瞳孔中心との合いだの空間
距離を記憶手段１８により保持し、記憶手段１８内に空
間距離が保持されている間は、視線算出手段１７が記憶
手段１８に記憶された空間距離に基づいて前記視線方向
を算出するようなものである。また、請求項３の発明
は、第２の角膜曲率中心算出手段１６において用いられ
た観察手段１２以外の観察手段１２を用いて第２の瞳孔
中心算出手段１５が瞳孔中心位置の算出を行うようなも
のである。

【００１０】請求項４の発明は、観察手段１２により眼
球１１の反射像が観察できなくなるまで、記憶手段１８
が空間距離を保持するようなものである。

【００１１】あるいは、請求項５の発明は、カメラに備
えられたレリーズボタン１９の第１ストロークが解除さ
れるまで、記憶手段１８が空間距離を保持するようなも
のである。加えて、請求項６の発明は、カメラのレリー
ズ動作終了後から所定時間だけ記憶手段１８が空間距離
を保持するようなものである。

【００１２】あるいは、請求項７の発明は、カメラに備
えられたメインスイッチ２０がオフされるまで、記憶手
段１８が空間距離を保持するようなものである。

【００１３】あるいは、請求項８の発明は、眼球１１が
カメラのファインダ接眼窓から離れるまで、記憶手段１
８が空間距離を保持するようなものである。加えて、請
求項９の発明は、眼球１１がカメラのファインダ接眼窓
から離れた後、記憶手段１８が所定時間だけ空間距離を
保持するようなものである。

【００１４】また、請求項１０の発明は、カメラのレリ
ーズボタン１９が第２ストロークまで押し込まれたら視
線算出手段１７が眼球１１の視線方向を算出するような
ものである。

【００１５】

【作用】

−請求項１− 複数の観察手段１２は、複数の照明手段１０によって照
明された観察者の眼球１１の複数の反射像をそれぞれ観
察する。第１の角膜曲率中心算出手段１３は、眼球１１
の複数の反射像の位置および複数の観察手段１２の観察
位置から角膜曲率中心そのものの空間位置を算出し、同
様に第１の瞳孔中心算出手段１５は、眼球１１の複数の
反射像の位置および複数の観察手段１２の観察位置から
瞳孔中心そのものの空間位置を算出する。一方、第２の
角膜曲率中心算出手段１４は、眼球１１の複数の反射像
のうち一部の反射像の位置およびこれを観察する一部の
観察手段１２の観察位置から角膜曲率中心の平面位置を
算出し、同様に第２の瞳孔中心算出手段１６は、眼球１
１の複数の反射像のうち一部の反射像の位置およびこれ
を観察する一部の観察手段１２の観察位置から瞳孔中心
の平面位置を算出する。角膜曲率中心および瞳孔中心の
空間位置が一度求められれば、観察者の交代等がなけれ
ばこれら角膜曲率中心および瞳孔中心の間の距離は一定
であり、この距離と角膜曲率中心および瞳孔中心の平面
位置とを用いれば視線方向が算出できる。そこで、視線
算出手段１７は、第１の角膜曲率中心算出手段１３およ
び第１の瞳孔中心算出手段１５により算出された角膜曲
率中心の空間位置および瞳孔中心の空間位置に基づいて
視線方向および角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距
離を算出するとともに、空間距離を算出した後は、この
空間距離と、第２の角膜曲率中心算出手段１４および第
２の瞳孔中心算出手段１６により算出された角膜曲率中
心の平面位置および瞳孔中心の平面位置とに基づいて視
線方向を算出する。 −請求項２− 記憶手段１８は、視線算出手段１７により算出された角
膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距離を保持し、この
空間距離が保持されている間は、視線算出手段１７は記
憶手段１８内の空間距離を用いて視線検出を行う。

【００１６】−請求項３− 眼球１１の角膜反射像の輝度と瞳孔−虹彩の境界像の輝
度とが大きく異なることがあるため、第２の角膜曲率中
心算出手段１５が用いる観察手段１２と第２の瞳孔中心
算出手段１６が用いる観察手段とを別個にすることで、
各角膜反射像、境界像に適した観察条件を設定すること
ができる。

【００１７】−請求項４− 観察手段１２により眼球１１の反射像が観察できなくな
った場合、観察者が交代するかまたは観察者がコンタク
ト、眼鏡等を新たに使用して角膜曲率中心および瞳孔中
心の間の空間距離が変化する可能性があると判断でき
る。そこで、記憶手段１８は、眼球１１の反射像が検出
されている間は角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距
離を保持する。

【００１８】−請求項５、６− カメラのレリーズボタン１９の第１ストロークが直ちに
解除された場合、あるいは所定時間内においてレリーズ
ボタン１９が第１ストロークまで押し込まれなかった場
合、観察者が交代するかまたは観察者がコンタクト、眼
鏡等を新たに使用して角膜曲率中心および瞳孔中心の間
の距離が変化する可能性があると判断できる。そこで、
記憶手段１８は、レリーズボタン１９の第１ストローク
が解除されるまで、あるいはレリーズ動作終了後から所
定時間の間、角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距離
を保持する。

【００１９】−請求項７− カメラのメインスイッチ２０がオフされた場合、観察者
が交代するかまたは観察者がコンタクト、眼鏡等を新た
に使用して角膜曲率中心および瞳孔中心の間の空間距離
が変化する可能性があると判断できる。そこで、記憶手
段１８は、カメラのメインスイッチ２０がオフされるま
で、角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距離を保持す
る。

【００２０】−請求項８、９− 眼球１１がカメラのファインダ接眼窓から離れた場合、
あるいはファインダ接眼窓から所定時間離れた場合、観
察者が交代するかまたは観察者がコンタクト、眼鏡等を
新たに使用して角膜曲率中心および瞳孔中心の間の空間
距離が変化する可能性があると判断できる。そこで、記
憶手段１８は、眼球１１がカメラのファインダ接眼窓か
ら離れるまで、あるいは、ファインダ接眼窓から離れた
後所定時間の間、角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間
距離を保持する。

【００２１】−請求項１０− 視線算出手段１７は、カメラのレリーズボタンが第２ス
トロークへ押し込まれるまで視線方向の算出動作を行わ
ず、この間、第２の角膜曲率中心算出手段および第２の
瞳孔中心算出手段は、観察者１１の眼球の反射像から角
膜曲率中心および瞳孔中心の平面位置を算出する。

【００２２】

【実施例】

(１) 実施例共通の説明 まず、各実施例に共通する構成および本発明の原理につ
いて説明する。なお、以下の説明においては、図３１で
用いた符号も使用して観察者の眼球およびその内部につ
いて説明を行う。

【００２３】≪視線検出装置の構成≫図２は、本発明に
かかる視線検出装置の構成図であり、この図において、
１０１はカメラ等の光学装置内に設けられて観察者が観
察する観察面（視野画面）、１０２は観察者の眼球であ
り、観察者は観察面１０１を介して図中左方向の特定の
点を注視している。１０３は視線検出用光源駆動手段、
１０４ａ、１０４ｂはそれぞれＩＲＥＤ等の視線検出用
光源であり、この視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂは
観察者の眼球１０２の近傍であって観察面１０１を観察
する視野を妨げないような位置、もしくは観察者の注意
を引かないような目立たない位置に配置されている。

【００２４】１０５、１０６はともに結像レンズ、１０
７、１０８はそれぞれ２次元ＣＣＤ等の光電変換素子で
あり、観察面１０１に平行な２次元的に広がる受光面を
備えている。結像レンズ１０５は光電変換素子１０７上
に観察者の眼球１０２の像を、結像レンズ１０６は光電
変換素子１０８上に観察者の眼球１０２の像をそれぞれ
結像させている。これら結像レンズ１０５、１０６と光
電変換素子１０７、１０８により検出光学系が構成され
る。検出光学系は、観察者の眼球１０２を観察できる位
置であって、観察者の観察する視野の外側に配置されて
観察者が観察する視野を妨げないようにされ、もしくは
観察する視野内であっても観察者の注意を引かないよう
に目立たない位置に配置される。

【００２５】１０９、１１０はそれぞれ光電変換素子１
０７、１０８の出力信号を処理する信号処理手段、１１
１は中央処理装置であり、この中央処理装置１１１は、
視線検出用光源駆動手段１０３の制御、光電変換素子１
０７、１０８の駆動の制御、および信号処理手段１０
９、１１０の出力から視線方向を算出する機能を有して
いる。

【００２６】図３は、検出光学系の配置の別の例を示す
構成図である。図３に示す例では、半透過鏡（ハーフミ
ラー）１１２を用いて、観察者の眼球１０２の像を観察
者の視野の外にある検出光学系（結像レンズ１０５、１
０６、光電変換素子１０７、１０８）へ導いている点が
異なっている。さらに、図２に示す例では、一対の結像
レンズ１０５、１０６による眼球１０２の像を各結像レ
ンズ１０５、１０６に対応する一対の光電変換素子１０
７、１０８に結像させているのに対し、図３に示す例で
は、一対の結像レンズ１０５、１０６による眼球１０２
の像を一枚の光電変換素子１１３に結像させている。光
電変換素子１１３の受光面は、観察面１０１と平行な面
に共役となるように配置されている。光電変換素子につ
いては、図２のように、一対の光電変換素子１０７、１
０８を用いて検出を行ってもかまわない。１１４は光電
変換素子１１３の出力信号を処理する信号処理手段であ
る。

【００２７】≪座標系の説明≫図４は本発明の原理を説
明するために導入する座標系を示す図である。図４にお
いて、１１５は観察者の眼球１０２の角膜、１１６は観
察者の眼球１０２の虹彩である。観察者の注視する観察
面１０１に対して、観察者の眼球の回転中心Ｏ''と観察
面１０１との距離が変化する方向に沿ってＹ軸を、観察
面１０１の一方向（図中では観察面１０１の左右方向）
に沿ってＸ軸を、Ｘ軸およびＹ軸に共に直交する方向
（図中では観察面１０１の上下方向）に沿ってＺ軸とす
る三次元座標系を設定し、以下これを「実空間座標」と
呼ぶ。

【００２８】実空間座標の原点Ｏは、観察者の眼球１０
２が観察面１０１の中心に正対する位置にあるときにそ
の回転中心Ｏ''がＹ軸上に位置するように定められ、本
発明による視線検出装置の基準面上に位置する。この基
準面と観察面１０１の位置関係は設計上任意に設定する
事ができるので、図示例では説明を容易にするために同
一平面上に記してある。

【００２９】さらに、実空間座標系で変位する観察者の
眼球の回転中心をＯ''を含むＸ−Ｚ平面を考える。この
平面を「回転中心面」と呼び、回転中心面のＹ座標を実
空間座標上でｙ＝ｙ’とおく。さらに回転中心面とＹ軸
との交点をＯ’とし、Ｏ’を原点とするＸ’軸および
Ｚ’軸を、実空間座標のＸ軸およびＺ軸にそれぞれ平行
となるように回転中心面上にとる。ｙ’は観察者の眼球
１０２が前後することによって変化するが、眼球１０２
の回転中心Ｏ''は必ず回転中心面に含まれている。そし
て、線分Ｏ''ＣとＸ−Ｙ平面とのなす角をφ、線分Ｏ''
ＣをＸ−Ｙ平面に射影した線分とＹ軸とのなす角をθと
する。

【００３０】図５は、本発明の光学原理を示す図であ
る。視線検出用光源１０４ａおよび１０４ｂ（図では代
表して符号１０４で示す）は観察者の眼球１０２の近傍
にあり、２灯の視線検出用光源１０４ａおよび１０４ｂ
のうちいずれか１つの光源１０４に注目すると、この１
つの視線検出用光源１０４は観察者の眼球１０２に角膜
反射像の虚像をＰ点に結ぶ。この虚像は、プルキンエ第
一像と呼ばれる。プルキンエ第一像は、結像レンズ１０
５を介して光電変換素子１０７上のＰｉ点に、結像レン
ズ１０６を介して光電変換素子１０８上のＰｊ点にそれ
ぞれ再結像する。この時、光電変換素子１０７、１０８
の各受光面に共通な一方向をＸ''軸に、このＸ''軸に垂
直な方向にＺ''軸をとる座標系を設定し、以下これを
「観察平面座標」と呼ぶ。受光面上に設定されたそれぞ
れの光電変換素子１０７、１０８に共通の観察平面座標
によって、Ｐ点は、光電変換素子１０７上にＰｉ：(Ｐ
ｉｘ，Ｐｉｚ)、光電変換素子１０８上にＰｊ(Ｐｊｘ，
Ｐｊｚ)と観測される。以上の２点の観測座標から、Ｐ
点の実空間座標系における空間位置Ｐ：(Ｐｘ，Ｐｙ，
Ｐｚ)は、実空間座標系と観察平面座標系との間で一意
的に定まる関数ｆ_X、ｆ_Yおよびｆ_Zを用いれば、

【数４】 Ｐｘ＝ｆ_X(Ｐｉｘ，Ｐｉｚ，Ｐｊｘ，Ｐｊｚ) (５) Ｐｙ＝ｆ_Y(Ｐｉｘ，Ｐｉｚ，Ｐｊｘ，Ｐｊｚ) (６) Ｐｚ＝ｆ_Z(Ｐｉｘ，Ｐｉｚ，Ｐｊｘ，Ｐｊｚ) (７) のように表現される。よって、それぞれの光電変換素子
１０７、１０８の受光面上に結像される、一対の角膜反
射像および虹彩の結像位置は実空間座標系に任意に変換
可能であり、これら角膜反射像および虹彩を一対の光電
変換素子１０７、１０８上に結像させることによって、
角膜反射像および瞳孔中心位置の実空間座標系における
位置を知ることができる。

【００３１】以上述べたことは、Ｐ点、結像レンズ１０
５、１０６、光電変換素子１０７、１０８の位置関係が
変わっても変換式(５)〜(７)の具体的な形が変わるだけ
で、実空間座標上のＰ点の位置が光電変換素子１０７、
１０８に共通の観察平面座標Ｐｉ、Ｐｊから変換式(５)
〜(７)を用いて変換可能であることには変わりがない。
ｆ_X、ｆ_Y、ｆ_Zの具体的なかたちは、結像レンズ１０
５、１０６の倍率や収差等によって定まる。

【００３２】≪検出原理の説明≫次に、本発明の検出原
理について説明する。本発明では、図６に示すように、
角膜曲率中心位置Ｃおよび瞳孔中心位置Ｄの空間座標
と、眼球回転中心位置Ｏ''から瞳孔中心位置Ｄまでの距
離Ａと眼球回転中心位置Ｏ''から角膜曲率中心位置Ｃま
での距離ρとの差、すなわち、瞳孔中心位置Ｄと角膜曲
率中心位置Ｃとの距離Ａ−ρとを用いて、観察者の眼球
の視線方向を求めている。

【００３３】角膜曲率中心位置Ｃおよび瞳孔中心位置Ｄ
の空間座標と、観察者の眼球に依存する定数Ａ−ρとの
関係は、前述の実空間座標系を用いれば次のような関係
式で表される。ここで、角膜曲率中心位置Ｃ：(Ｃｘ，
Ｃｙ，Ｃｚ)、瞳孔中心位置Ｄ：(Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ)と
おき、θを上述の定義によるＸ軸方向の眼球回転角、Ｌ
をＸ軸方向の眼球回転中心の平行移動量、φを上述の定
義によるＺ軸方向の眼球回転角、ｋをＺ軸方向の眼球回
転中心の平行移動量とすれば、角膜曲率中心位置Ｃの各
座標値は、

【数５】 Ｃｘ＝Ｌ＋ρcosφsinθ (８) Ｃｙ＝ｙ’＋ρcosφcosθ (９) Ｃｚ＝ｋ＋ρsinφ (１０) 瞳孔中心位置Ｄの各座標値は、

【数６】 Ｄｘ＝Ｌ＋Ａcosφsinθ (１１) Ｄｙ＝ｙ’＋Ａcosφcosθ (１２) Ｄｚ＝ｋ＋Ａsinφ (１３) と表すことができる。(８)式から(１１)式を、(９)式か
ら(１２)式を、(１０)式から(１３)式を順に減算すれ
ば、これらの式に含まれる平行移動量Ｌ、ｙ’、ｋを消
去することができ、結果として次式が得られる。

【数７】 Ｃｘ−Ｄｘ＝(Ａ−ρ)cosφsinθ (１４) Ｃｙ−Ｄｙ＝(Ａ−ρ)cosφcosθ (１５) Ｃｚ−Ｄｚ＝(Ａ−ρ)sinφ (１６） 従って、瞳孔中心位置と角膜曲率中心位置との距離Ａ−
ρは、

【数８】 Ａ−ρ＝√（（Ｄｘ−Ｃｘ)²＋(Ｃｙ−Ｄｙ)²＋(Ｄｚ−Ｃｚ)²) (１
７) となり、求める眼球回転角θ，φは、 θ＝sin^-1((Ｄｘ−Ｃｘ)／(Ａ−ρ)cosφ) (１８) φ＝sin^-1((Ｄｚ−Ｃｚ)／(Ａ−ρ)) (１９) と表すことができ、各観察者の眼球を観察して得られた
実際の瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの間の距
離Ａ−ρから眼球回転角θ、φを求めることができる。
そして、観察者の視線方向は眼球回転角θ、φから求め
ることができるので、角膜曲率中心位置Ｃの空間座標
(Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ)および瞳孔中心位置Ｄの空間座標
(Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ)を求めれば視線方向が求まる。

【００３４】≪実際の算出手順≫以下、角膜曲率中心位
置Ｃ：(Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ)、瞳孔中心位置Ｄ：(Ｄｘ，
Ｄｙ，Ｄｚ)を測定によって具体的に求める手順につい
て述べる。まず、瞳孔中心位置の求め方に付いて説明す
る。瞳孔と虹彩の境界１１８は、図７に示すように実空
間座標系において（眼）球の球面上に位置する大円であ
る。大円を含む平面の法線は実空間座標系のＹ軸方向と
一致しない場合があるため、Ｘ−Ｚ平面と受光面が平行
に配置された光電変換素子１０７、１０８上には楕円と
して結像するが、通常はこの法線とＹ軸のなす角が小さ
いのでほぼ円形とみなすことができる。

【００３５】このとき、図８に示すように、光電変換素
子１０７、１０８の受光面上における虹彩１１６と瞳孔
部１１７との境界１１８の左右端、上下端の四点の観察
平面座標系の座標から、画像処理によって実空間座標系
における瞳孔中心Ｄの空間座標を求める。四点の座標
を、Ｄ_R'：(Ｄ_R'ｘ，Ｄ_R'ｙ，Ｄ_R'ｚ)、点Ｄ_L'：(Ｄ_L'
ｘ，Ｄ_L'ｙ，Ｄ_L'ｚ)、Ｄ_T'：(Ｄ_T'ｘ，Ｄ_T'ｙ，Ｄ
_T'ｚ)、点Ｄ_B'：(Ｄ_B'ｘ，ＤB_'ｙ，Ｄ_B'ｚ)とおくと、
瞳孔中心位置Ｄ：(Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ)は、Ｄｘ＝(Ｄ_R'x
+D_L'ｘ)／２、Ｄｙ＝(Ｄ_R'ｙ＋Ｄ_L'ｙ)／２、またはＤ
ｙ＝(Ｄ_T'ｙ＋Ｄ_B'ｙ)／２、Ｄｚ＝(Ｄ_R'ｚ＋Ｄ_L'ｚ)／
２となる。この方法は、瞳孔部１１７が楕円であるとみ
なされる場合でも有効である。

【００３６】次に角膜曲率中心位置Ｃの求め方について
述べる。角膜曲率中心位置Ｃは、図９に示すように、視
線検出用光源Ｓ１とこの視線検出用光源Ｓ１によって生
じるプルキンエ第一像Ｐ１を結ぶ直線と、視線検出用光
源Ｓ２とこの視線検出用光源Ｓ２によって生じるプルキ
ンエ第一像Ｐ２を結ぶ直線との交点であるから、実空間
座標における角膜曲率中心位置Ｃの空間座標(Ｃｘ，Ｃ
ｙ，Ｃｚ)は、視線検出用光源Ｓ１：(Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ，
Ｓ１ｚ)、視線検出用光源Ｓ２：(Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ，Ｓ２
ｚ)、視線検出用光源Ｓ１によるプルキンエ第１像Ｐ
１：(Ｐ１ｘ，Ｐ１ｙ，Ｐ１ｚ)、視線検出用光源Ｓ２よ
るプルキンエ第１像Ｐ２：(Ｐ２ｘ，Ｐ２ｙ，Ｐ２ｚ)の
それぞれの空間座標を用いて、

【数１０】 Ｃｘ=(S1xP1z(S2x-P2x)-S2xP2z(S1x-P1x)-S1zP1x(S2x-P2x)+S2zP2x(S1x-P1x)) /((S1x-P1x)×(S2z-P2z)-(S2x-P2x)×(S1z-P1z)) (２０) Ｃｙ=(S1yP1x(S2y-P2y)-S2yP2x(S1y-P1y)-S1xP1y(S2y-P2y)+S2xP2y(S1y-P1y)) /((S1y-P1y)×(S2x-P2x)-(S2y-P2y)×(S1x-P1x)) (２１) Ｃｚ=(S1zP1x(S2z-P2z)-S2zP2x(S1z-P1z)-S1xP1z(S2z-P2z)+S2xP2z(S1z-P1z)) /((S1z-P1z)×(S2x-P2x)-(S2z-P2z)×(S1x-P1x)) (２２) と表すことができる。但し、角膜曲率中心Ｃが第１の視
線検出用光源Ｓ１と第２の視線検出用光源Ｓ２を通る直
線上に観察される時など、(２０)〜(２２)式の分母がゼ
ロになってしまうことがある。この時は、例えば(２
０)、(２２)式ではＸ座標値とＺ座標値のみで角膜曲率
中心位置Ｃを表していたが、Ｘ座標値とＹ座標値を用い
て角膜曲率中心位置Ｃを計算することになる。

【００３７】ここに、視線検出用光源Ｓ１：(Ｓ１ｘ，
Ｓ１ｙ，Ｓ１ｚ)および視線検出用光源Ｓ２：(Ｓ２ｘ，
Ｓ２ｙ，Ｓ２ｚ)の空間座標は実空間座標系内で予め定
められた固定値であり、また、プルキンエ第１像Ｐ１：
(Ｐ１ｘ，Ｐ１ｙ，Ｐ１ｚ)およびプルキンエ第１像Ｐ
２：(Ｐ２ｘ，Ｐ２ｙ，Ｐ２ｚ)の空間座標は、上述のご
とく、一対の光電変換素子１０７、１０８の受光面上に
結像されたそれぞれのプルキンエ第１像Ｐ１、Ｐ２の位
置から求めることができる。よって、実空間座標系にお
ける角膜曲率中心位置Ｃと瞳孔中心位置Ｄの座標を求め
ることができたので、眼球回転角θ、φ、および角膜曲
率中心位置Ｃと瞳孔中心位置Ｄとの距離Ａ−ρが求ま
る。

【００３８】(２) 各実施例の具体的説明 −第１実施例− 第１実施例は、図２および図３で示した視線検出装置に
適用される。本実施例の特徴は、実空間座標系における
角膜曲率中心位置Ｃと瞳孔中心位置Ｄの空間位置を一度
算出した後は、視線検出動作を継続している間は角膜曲
率中心位置Ｃと瞳孔中心位置Ｄとの距離Ａ−ρを保持
し、この距離Ａ−ρおよび一方の光電変換素子１０７
（または光電変換素子１０８）により算出された角膜曲
率中心位置Ｃと瞳孔中心位置Ｄの観察平面座標系におけ
る平面位置を用いて視線検出を行う点である。

【００３９】図１０および図１１は、本実施例の視線検
出装置による視線検出演算を示すフローチャートであ
る。まず、ステップＳ１０１では、一対の視線検出用光
源１０４ａ、１０４ｂにより観察者の眼球１０２を照明
し、この光源１０４ａ、１０４ｂによって照明された眼
球１０２の反射像を一対の光電変換素子１０７、１０８
の受光面上に結像させて取り込む。取り込んだ画像の出
力値は、中央処理装置１１１のメモリに一時的に保持さ
れる。

【００４０】ステップＳ１０２では、光電変換素子１０
７、１０８で受光された観察者の眼球１０２の反射像デ
ータを中央処理装置１１１のメモリから読み出し、虹彩
１１６と瞳孔部１１７との境界１１８のうち、光電変換
素子１０７の受光面上における左端の点Ｄ_Lｉ、右端の
点Ｄ_Rｉ、上端の点Ｄ_Tｉ、下端の点Ｄ_Bｉの四点を読み
取るとともに、光電変換素子１０８の受光面上における
左端の点Ｄ_Lｊ、右端の点Ｄ_Rｊ、上端の点Ｄ_Tｊ、下端
の点Ｄ_Bｊの４点を読み取る。ステップＳ１０３では、
ステップＳ１０２で読み取った点Ｄ_Lｉ、Ｄ_Lｊから実空
間座標系における虹彩１１６と瞳孔部１１７との境界１
１８の左端Ｄ_Lの空間位置を算出し、Ｄ_Rｉ、Ｄ_Rｊから
実空間座標系における境界１１８の右端Ｄ_Rの空間位置
を算出し、Ｄ_Tｉ、Ｄ_Tｊから実空間座標系における境界
１１８の上端Ｄ_Tの空間位置を算出し、Ｄ_Bｉ、Ｄ_Bｊか
ら実空間座標系における境界１１８の下端Ｄ_Bの空間位
置をそれぞれ算出する。ステップＳ１０４では、４点Ｄ
_L、Ｄ_R、Ｄ_T、Ｄ_Bの空間位置から瞳孔中心の空間位置Ｄ
を求める。瞳孔中心Ｄの実空間座標系での空間位置は、
上述のごとくＤｘ＝(Ｄ_Lｘ＋Ｄ_Rｘ)／２、Ｄｙ＝(Ｄ_Lｙ
＋Ｄ_Rｙ)／２、Ｄｚ＝(Ｄ_Tｚ＋Ｄ_Bｚ)／２となる。

【００４１】ステップＳ１０５では、中央処理装置１１
１のメモリから観察者の眼球１０２の反射像データを読
み出し、２つのプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２
ｉ、Ｐ１ｊ、Ｐ２ｊの観察平面座標系における座標値を
読み取る。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で
読み取った一方のプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ１
ｊから実空間座標系におけるプルキンエ第一像の空間位
置Ｐ１：(Ｐ１ｘ，Ｐ１ｙ，Ｐ１ｚ)を、他方のプルキン
エ第一像の位置Ｐ２ｉ、Ｐ２ｊから実空間座標系におけ
るプルキンエ第一像の空間位置Ｐ２：(Ｐ２ｘ，Ｐ２
ｙ，Ｐ２ｚ)を算出する。ステップＳ１０７では、ステ
ップＳ１０６で算出した実空間座標系におけるプルキン
エ第一像の空間位置Ｐ１、Ｐ２と、予め与えられた二つ
の視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂの空間位置Ｓ１、
Ｓ２を(２０)〜(２２)式に代入して実空間座標系におけ
る角膜曲率中心Ｃの空間位置を求める。

【００４２】ステップＳ１０８では、(１７)式を用いて
瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの間の距離Ａ−
ρを算出し、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８
で算出された距離Ａ−ρを中央処理装置１１１のメモリ
に保持させる。

【００４３】ステップＳ１１０では、中央処理装置１１
１のメモリ内に保持されている距離Ａ−ρを読み出し、
この距離Ａ−ρと、ステップＳ１０４で求まった瞳孔中
心位置のＺ座標Ｄｚと、ステップＳ１０７で求まった角
膜中心位置のＺ座標Ｃｚとを(１９)式に代入して眼球回
転角φを算出する。同様に、ステップＳ１１１では、中
央処理装置１１１のメモリ内に保持されている距離Ａ−
ρと、ステップＳ１０４で求まった瞳孔中心位置のＸ座
標Ｄｘと、ステップＳ１０７で求まった角膜中心位置の
Ｘ座標Ｃｘと、ステップＳ１１０で算出したφを(１８)
式に代入して眼球回転角θを算出する。

【００４４】次に、図１１のステップＳ１１２では、視
線検出を引続き行うか否かが判定され、判定が肯定され
るとステップＳ１１３へ進み、判定が否定されると図１
０および図１１のフローチャートを終了する。視線検出
を引き続き行うか否かの判定は、たとえば観察者が引き
続き観察画面１０１を観察しているかどうか、観察者が
視線検出装置のメインスイッチをオフしたかどうかなど
により行われる（具体例は後述の実施例で述べる）。

【００４５】ステップＳ１１３では、一対の視線検出用
光源１０４ａ、１０４ｂにより観察者の眼球１０２を照
明し、この光源１０４ａ、１０４ｂによって照明された
眼球１０２の反射像を一方の光電変換素子１０７の受光
面上に結像させて取り込む。取り込んだ画像の出力値
は、中央処理装置１１１のメモリに一時的に保持され
る。

【００４６】ステップＳ１１４では、一方の光電変換素
子１０７で受光された観察者の眼球１０２の反射像デー
タを中央処理装置１１１のメモリから読み出し、虹彩１
１６と瞳孔部１１７との境界１１８のうち、光電変換素
子１０７の受光面上における左端の点Ｄ_Lｉ、右端の点
Ｄ_Rｉ、上端の点Ｄ_Tｉ、下端の点Ｄ_Bｉの四点を読み取
る。ステップＳ１１５では、ステップＳ１１４で読み取
った四点Ｄ_Lｉ、Ｄ_Rｉ、Ｄ_Tｉ、Ｄ_Bｉのうち左右の点Ｄ
_Lｉ，Ｄ_Rｉの座標値から瞳孔中心位置ＤのＸ座標Ｄｘ＝
(Ｄ_Lｉｘ＋Ｄ_Rｘｉ)／２を求め、また上下の点Ｄ_Tｉ、
Ｄ_Bｉの座標値から瞳孔中心位置のＺ座標Ｄｚ＝(Ｄ_Tｉ
ｚ＋Ｄ_Bｉｚ)／２を算出する。

【００４７】ステップＳ１１６では、中央処理装置１１
１のメモリから一方の光電変換素子１０７により受光さ
れた観察者の眼球１０２の反射像データを読み出し、２
つのプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２ｉの観察平面
座標系における座標値を読み取る。ステップＳ１１７で
は、ステップＳ１１６で読み取った観察平面座標系にお
けるプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２ｉと、予め与
えられた二つの視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂの位
置Ｓ１、Ｓ２と(２０)、(２２)式に代入し、角膜曲率中
心ＣのＸ座標Ｃｘ、Ｚ座標Ｃｚを求める。

【００４８】ステップＳ１１８では、中央処理装置１１
１のメモリ内に保持されている距離Ａ−ρを読み出し、
この距離Ａ−ρと、ステップＳ１１５で求まった瞳孔中
心位置のＺ座標Ｄｚと、ステップＳ１１７で求まった角
膜中心位置のＺ座標Ｃｚとを(１９)式に代入して眼球回
転角φを算出する。同様に、ステップＳ１１９では、中
央処理装置１１１のメモリ内に保持されている距離Ａ−
ρと、ステップＳ１１５で求まった瞳孔中心位置のＸ座
標Ｄｘと、ステップＳ１１７で求まった角膜中心位置の
Ｘ座標Ｃｘと、ステップＳ１１８で算出したφとを(１
８)式に代入して眼球回転角θを算出する。

【００４９】ステップＳ１２０では、更に視線検出を引
き続き行うかを決定し、引続き行う場合はステップＳ１
１３へ戻り、そうでない場合は図１０および図１１のフ
ローチャートに示す視線検出を終了する。

【００５０】以上の手順により、瞳孔中心Ｄの空間位置
および角膜曲率中心Ｃの空間位置を求めて個体差を有す
るＡ−ρという値を直接算出することができ、これによ
り観察者の眼球回転角θ、φ、ひいては観察者の眼球１
０２の視線方向を正確に求めることができる。加えて、
本実施例では、一度瞳孔中心Ｄの空間位置および角膜曲
率中心Ｃの空間位置を求めて個体差を有するＡ−ρとい
う値を直接算出した後は、算出したＡ−ρをメモリ内に
記憶させ、その後は一方の光電変換素子１０７のみを用
いて視線検出を行っているので、演算すべきパラメータ
を削減できて視線検出演算の高速化を図ることができ
る。距離Ａ−ρは観察者の眼球１０２に固有の値であ
り、観察者が交代しないかぎりは同一のＡ−ρを使用し
て視線検出演算を行うことができる。

【００５１】なお、ステップＳ１０４においては、Ｄｙ
＝(Ｄ_Tｙ＋Ｄ_Bｙ)／２を用いても計算できるし、ステッ
プＳ１１３〜１９においては、他方の光電変換素子１０
８により受光された観察者の眼球１０２の反射像のみを
用いて同様に眼球回転角を求めることもできる。

【００５２】−第２実施例− 第２実施例も、図２および図３で示した視線検出装置に
適用される。本実施例では、第１実施例と異なる方法で
表現された眼球回転角を用いて視線検出演算を行ってい
る。

【００５３】すなわち本実施例では、図１２に示すよう
に、眼球回転角θのかわりに後述のように定義される眼
球回転角Θを用いて視線検出演算を行っている。眼球回
転角θは、眼球回転中心Ｏ''と角膜曲率中心Ｃを結ぶ線
分Ｏ''ＣをＸ−Ｙ平面に平行な面上に射影した線分とＹ
軸とのなす角であったが、新たに設定する眼球回転角Θ
は、線分Ｏ''Ｃと、前記線分Ｏ''ＣをＹ−Ｚ平面に平行
な面上に射影した線分とのなす角である。観察者の眼球
１０２がＹ軸の正の方向を向いていれば、眼球回転角
Θ，φ，Ａ−ρの三個のパラメータで、観察者の眼球１
０２の向いている方向を一義的に現すことができる。

【００５４】この時、眼球回転角Θ，φは、

【数１１】 Θ＝sin^-1((Ｄｘ−Ｃｘ)／(Ａ−ρ)) (２３) φ＝sin^-1((Ｄｚ−Ｃｚ)／(Ａ−ρ)) (２４) と表すことができる。以上定義したような眼球回転角
Θ，φを用いると、上述の第１実施例のように眼球回転
角θ，φを求める場合はφを求めてからθを求める必要
があったのに対し、眼球回転角Θ，φを求める場合はΘ
とφを独立に求められるという利点がある。

【００５５】図１３および図１４は本実施例の視線検出
装置による視線検出演算を示すフローチャートである。
なお、図１３および図１４に示すフローチャートの各ス
テップの内容は図１０および図１１と同様であるので、
その説明を簡単に行う。まず、ステップＳ１５１では、
一対の視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂによって照明
された眼球１０２の反射像を一対の光電変換素子１０
７、１０８の受光面上に結像させて取り込み、中央処理
装置１１１のメモリに一時的に保持する。

【００５６】ステップＳ１５２では、両方の光電変換素
子１０７、１０８で受光された観察者の眼球１０２の反
射像データを中央処理装置１１１のメモリから読み出
し、光電変換素子１０７の受光面上におけるＤ_Lｉ、Ｄ_R
ｉ、Ｄ_Tｉ、Ｄ_Bｉの４点および光電変換素子１０８の受
光面上におけるＤ_Lｊ、Ｄ_Rｊ、Ｄ_Tｊ、点Ｄ_Bｊの４点を
それぞれ読み取る。ステップＳ１５３では、ステップＳ
１０２で読み取った各点から実空間座標系における虹彩
１１６と瞳孔部１１７との境界１１８の４点Ｄ_L、Ｄ_R、
Ｄ_T、Ｄ_Bの空間位置をそれぞれ算出する。ステップＳ１
５４では、４点Ｄ_L、Ｄ_R、Ｄ_T、Ｄ_Bの空間位置から瞳孔
中心の空間位置Ｄを求める。

【００５７】ステップＳ１５５では、中央処理装置１１
１のメモリから観察者の眼球１０２の反射像データを読
み出し、２つのプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２
ｉ、Ｐ１ｊ、Ｐ２ｊの観察平面座標系における座標値を
読み取る。ステップＳ１５６では、ステップＳ１５５で
読み取った一方のプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ１
ｊ、Ｐ２ｉ、Ｐ２ｊから実空間座標系におけるプルキン
エ第一像の空間位置Ｐ１、Ｐ２を算出する。ステップＳ
１０７では、ステップＳ１０６で算出した実空間座標系
におけるプルキンエ第一像の空間位置Ｐ１、Ｐ２と、予
め与えられた二つの視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂ
の空間位置Ｓ１、Ｓ２を(２０)〜(２２)式に代入して実
空間座標系における角膜曲率中心Ｃの空間位置を求め
る。

【００５８】ステップＳ１５８では、(１７)式を用いて
瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの間の距離Ａ−
ρを算出し、ステップＳ１５９では、ステップＳ１５８
で算出された距離Ａ−ρを中央処理装置１１１のメモリ
に保持させる。

【００５９】ステップＳ１６０では、中央処理装置１１
１のメモリ内に保持されている距離Ａ−ρを読み出し、
この距離Ａ−ρと、ステップＳ１５４で求まった瞳孔中
心位置のＸ座標およびＺ座標Ｄｘ、Ｄｚと、ステップＳ
１５７で求まった角膜中心位置のＸ座標およびＺ座標Ｃ
ｘ、Ｃｚとを(２３)、(２４)式に代入して眼球回転角
Θ、φを算出する。

【００６０】ついで、図１４のステップＳ１６１では、
視線検出を引続き行うか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ１６２へ進み、判定が否定されると図
１３および図１４のフローチャートを終了する。視線検
出を引き続き行うか否かの判定は、上述の第１実施例と
同様に、たとえば観察者が引き続き観察画面１０１を観
察しているかどうかなどにより行われる。

【００６１】ステップＳ１６２では、一対の視線検出用
光源１０４ａ、１０４ｂによって照明された眼球１０２
の反射像を一方の光電変換素子１０７により取り込み、
中央処理装置１１１のメモリに一時的に保持する。

【００６２】ステップＳ１６３では、一方の光電変換素
子１０７で受光された観察者の眼球１０２の反射像デー
タを中央処理装置１１１のメモリから読み出し、その受
光面上におけるＤ_Lｉ、Ｄ_Rｉ、Ｄ_Tｉ、Ｄ_Bｉの四点を読
み取る。ステップＳ１６４では、ステップＳ１１４で読
み取った四点Ｄ_Lｉ、Ｄ_Rｉ、Ｄ_Tｉ、Ｄ_Bｉから、瞳孔中
心位置ＤのＸ座標Ｄｘ＝(Ｄ_Lｉｘ＋Ｄ_Rｘｉ)／２および
Ｚ座標Ｄｚ＝(Ｄ_Tｉｚ＋Ｄ_Bｉｚ)／２を算出する。

【００６３】ステップＳ１６５では、中央処理装置１１
１のメモリから一方の光電変換素子１０７により受光さ
れた観察者の眼球１０２の反射像データを読み出し、２
つのプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２ｉの観察平面
座標系における座標値を読み取る。ステップＳ１６６で
は、ステップＳ１６５で読み取った観察平面座標系にお
けるプルキンエ第一像の位置Ｐ１ｉ、Ｐ２ｉと、予め与
えられた二つの視線検出用光源１０４ａ、１０４ｂの位
置Ｓ１、Ｓ２と(２０)、(２２)式に代入し、角膜曲率中
心ＣのＸ座標Ｃｘ、Ｚ座標Ｃｚを求める。

【００６４】ステップＳ１６７では、中央処理装置１１
１のメモリ内に保持されている距離Ａ−ρを読み出し、
この距離Ａ−ρと、ステップＳ１６４で求まった瞳孔中
心位置のＸ座標およびＺ座標Ｄｘ、Ｄｚと、ステップＳ
１６６で求まった角膜中心位置のＸ座標およびＺ座標Ｃ
ｘ、Ｃｚとを(２３)、(２４)式に代入して眼球回転角
Θ、φを算出する。

【００６５】ステップＳ１６８では、更に視線検出を引
き続き行うかを決定し、引続き行う場合はステップＳ１
６２へ戻り、そうでない場合は図１３および図１４のフ
ローチャートに示す視線検出を終了する。

【００６６】以上の手順により、瞳孔中心Ｄの空間位置
および角膜曲率中心Ｃの空間位置を求めて個体差を有す
るＡ−ρという値を直接算出することができ、これによ
り、上述の第１実施例と同様に観察者の眼球回転角Θ、
φ、ひいては観察者の眼球１０２の視線方向を正確に求
めることができる。加えて、本実施例でも、一度瞳孔中
心Ｄの空間位置および角膜曲率中心Ｃの空間位置を求め
て個体差を有するＡ−ρという値を直接算出した後は、
一方の光電変換素子１０７のみを用いて視線検出を行っ
ているので、演算すべきパラメータを削減できて視線検
出演算の高速化を図ることができる。

【００６７】なお、ステップＳ１５４においては、Ｄｙ
＝(Ｄ_Tｙ＋Ｄ_Bｙ)／２を用いても計算できるし、ステッ
プＳ１６２〜１６７においては、他方の光電変換素子１
０８に受光された観察者の眼球１０２の反射像のみを用
いても同様に眼球回転角Θ、φを求めることができる。

【００６８】(３) カメラへの適用例 次に、本発明による視線検出装置を一眼レフレックスカ
メラ（以下単にカメラという）に搭載した場合の実施例
を述べる。

【００６９】−第３実施例− 図１５は、図２に示した視線検出装置をカメラに搭載し
た場合の実施例を示す概略構成図である。図１５におい
て、２０１は便宜上１枚のレンズで示してあるが、実際
は複数のレンズからなる撮影レンズ、２０２はクイック
リターンミラー、２０３は表示装置、２０４は焦点板、
２０５はコンデンサーレンズ、２０６はペンタプリズ
ム、２０７は便宜上１枚のレンズで示してあるが、実際
は複数のレンズからなる場合もある接眼レンズである。
２０８は接眼部から内部にほこりや水滴等が入るのを防
止する、度を持たない接眼ガラス、２０９は観察者の眼
球、２１０ａは視線検出用光源のうちの１灯であり、接
眼ガラス２０８の周囲から直接観察者の眼球２０９を照
射する位置に配置されている。他に図示しない視線検出
用光源が、視線検出用光源２１０ａと同様に接眼ガラス
２０８の周囲から直接観察者の眼球２０９を照射する位
置に１灯以上配置されている。本実施例のようにカメラ
に搭載する場合、視線検出用光源２１０ａは、赤外発光
ダイオードのように眼に見えない波長域の光を発光する
光源を使用することが望ましい。２１１ａは後述の光電
変換素子のそれぞれに対応して設けられた複数の結像レ
ンズのうちの１つ、２１２ａは複数の光電変換素子のう
ちの１つであり、ＣＣＤのような面受光素子が適してい
る。他に図示しない結像レンズ、光電変換素子が同様に
接眼ガラス２０８の周囲にそれぞれ１個以上配置されて
いる。

【００７０】図１６は、本実施例によるカメラのファイ
ンダー部の拡大図であり、視線検出用光源と結像レン
ズ、光電変換素子の配置の一例を示している。図１６に
おいて、２１０ａおよび２１０ｂは視線検出用光源、２
１１ａおよび２１１ｂは結像レンズである。それぞれの
結像レンズ２１１ａ、２１１ｂに対して、その後方（図
中で紙面の奥）に図示しない光電変換素子が１つずつ配
置されている。２２０はファインダー接眼窓、２２１は
接眼目当て、２２２はファインダー本体、２２３はクリ
ップオン式のアクセサリーシュー、２２４はアイピース
シャターレバーである。

【００７１】次に、本実施例の視線検出装置による視線
検出の具体的手順について、図２０のフローチャートを
用いて説明する。図２０に示すフローチャートでは、視
線を検出する意味がなくなるか、または視線を検出する
ことが不可能になるほど観察者の眼球２０９がファイン
ダー接眼窓２２０から遠ざかった場合に視線検出動作を
終了し、Ａ−ρをメモリ内に保持する動作を終了してい
る。

【００７２】図２０に示すフローチャートは、カメラの
レリーズボタンの半押しによってオンされる不図示のス
イッチＳＷ１のオン判定により開始する。ステップＳ２
０１では、図１０のステップＳ１０１と同様に、一対の
視線検出用光源２１０ａ、２１０ｂにより観察者の眼球
２０９を照明し、この光源２１０ａ、２１０ｂによって
照明された眼球２０９の反射像を一対の光電変換素子の
受光面上に結像させて取り込む。さらに、この眼球２０
９の反射像から観察者がファインダー接眼窓２２０を覗
いているか否かを判定し、判定が肯定されるとステップ
Ｓ２０２へ進み、判定が否定されると視線検出動作を終
了し、視線検出を行わないカメラの制御手段でカメラの
制御を行う。観察者がファインダ接眼窓２２０を覗いて
いるか否かの判定は、たとえばプルキンエ第一像や虹彩
と瞳孔との境界反射像が検出できるか否かによって行え
ばよい。

【００７３】ステップＳ２０２では、図１０のステップ
Ｓ１０２〜Ｓ１０８と同様に、光電変換素子により観察
された眼球２０９の反射像から瞳孔中心Ｄおよび角膜曲
率中心Ｃの空間位置、瞳孔中心Ｄと角膜曲率中心Ｃとの
距離Ａ−ρを算出し、ステップＳ２０３では、図１０の
ステップＳ１０９と同様に、ステップＳ２０２で算出さ
れた瞳孔中心Ｄと角膜曲率中心Ｃとの距離Ａ−ρを中央
処理装置１１１のメモリに一時的に保持する。

【００７４】ステップＳ２０４では、図１０のステップ
Ｓ１１０、Ｓ１１１と同様に、ステップＳ２０２で算出
された瞳孔中心位置Ｄおよび角膜曲率中心位置Ｃの座標
値と、ステップＳ２０３で保持された瞳孔中心Ｄと角膜
曲率中心Ｃとの距離Ａ−ρとから視線方向を算出する。
視線方向が算出されれば、視線情報に基づいて測光、測
距、レンズ駆動等を行うことが可能となる。この時点で
どのような動作を行うかどうかは、カメラの設計や、観
察者のカメラの設定による。

【００７５】ステップＳ２０５では、カメラのレリーズ
ボタンの全押しによってオンされる不図示のスイッチＳ
Ｗ２がオン状態にあるか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ２０６へ進み、カメラのレリーズ動作
を行ってステップＳ２０７へ進む。一方、ステップＳ２
０５の判定が否定されるとそのままステップＳ２０７へ
と進む。

【００７６】ステップＳ２０７では、図１１のステップ
Ｓ１１３と同様に、一対の視線検出用光源１０４ａ、１
０４ｂにより観察者の眼球１０２を照明し、この光源１
０４ａ、１０４ｂによって照明された眼球１０２の反射
像を一方の光電変換素子の受光面上に結像させて取り込
む。さらに、この眼球２０９の反射像から観察者がファ
インダー接眼窓２２０を覗いているか否かを判定し、判
定が肯定されると観察者が引き続き撮影を続行する意志
があるものと判断してステップＳ２０８へ進み、判定が
否定されると観察者が引き続き撮影を続行する意志がな
いものと判断して視線検出動作を終了する。

【００７７】ステップＳ２０８では、図１１のステップ
Ｓ１１４〜Ｓ１１７と同様に、光電変換素子により観察
された眼球２０９の反射像から瞳孔中心位置Ｄおよび角
膜曲率中心位置Ｃの座標値を算出し、ステップＳ２０４
へ戻って視線検出動作を続行する。

【００７８】一旦視線検出動作を終了すれば、メモリ上
に保持した瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの距
離Ａ−ρの値は消去されることになる。再度視線検出動
作を開始するときは新たにステップＳ２０１からプログ
ラムが開始し新たに瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置
Ｃとの距離Ａ−ρの値を測定することになるので、この
間に撮影者が代わったり、撮影者が代わらなくても、撮
影者が眼鏡を使用したり、コンタクトレンズを使用した
りする等して、距離Ａ−ρが変化した場合にも対処でき
る。

【００７９】したがって、本実施例によっても、上述の
各実施例と同様の作用効果を得ることができる。また、
本実施例では、ステップＳ２０１で画像を１回取り込ん
で眼球像が検出できなければ視線検出動作を終了してい
るが、予め決められた回数だけ繰り返し画像の取り込み
を行って判断することもできる。同様に、ステップＳ２
０７でレリーズを行った直後に眼球像が検出されなくて
も、ある一定時間内に眼球像が検出されれば引き続き撮
影を行う意志があると判断して、ステップＳ２０８へ進
んでも良い。また、眼球像が検出できた時点で図２０に
示すフローチャートを開始させてもよい。

【００８０】−第３実施例の変形例− 図１６では、ファインダー接眼窓２２０の左右に視線検
出用光源２１０ａ、２１０ｂが１灯づつ、結像レンズ２
１１ａ、２１１ｂおよび光電変換素子からなる検出光学
系が一組づつ配置されているが、本発明の原理によれ
ば、視線検出用光源および検出光学系がそれぞれ２灯、
２個以上配置されていればよく、図１７に示す斜線部２
２５のいずれかの位置に、２灯以上の視線検出用光源
と、２個以上の検出光学系を任意に配置することができ
る。

【００８１】図１８はその一例であり、視線検出用光源
を４灯、結像レンズ、光電変換素子をそれぞれ４個用い
ている。図１８において、２１０ａ〜２１０ｄは視線検
出用光源、２１１ａ〜２１１ｄは結像レンズであり、各
結像レンズ２１１ａ〜２１１ｄに対してその後方（図中
で紙面の奥）に図示しない光電変換素子が１つずつ配置
されている。４個の視線検出用光源２１０ａ〜２１０ｄ
はファインダー接眼窓２２０の頂点近傍に配置され、か
つ、これら光源２１０ａ〜２１０ｄを結ぶ線により略正
方形が形成されるようにされている。同様に、結像レン
ズ２１１ａ〜２１１ｄおよびその後方にある光電変換素
子は、視線検出用光源２１０ａ〜２１０ｄをファインダ
ー接眼窓２２０の平面上で略４５゜回転したような位置
に配置されており、これら結像レンズ２１１ａ〜２１１
ｄまたは光電変換素子どうしを結んだ線は略正方形をな
す。

【００８２】視線検出用光源２１０ａ〜２１０ｄおよび
検出光学系を図１８のように配置した理由は、カメラを
横位置に構えた時と縦位置に構えた時とで、視線検出用
光源と検出光学系の位置関係を一定に保つためである。
つまり、カメラの姿勢によってファインダー視野窓２２
０の左右にある視線検出用光源および検出光学系を選択
して、常に観察者の眼球２０９の下方から水平に照明す
るためである。

【００８３】図示例における視線検出用光源２１０ａ、
結像レンズ２１１ａ、光電変換素子２１２ａ、接眼ガラ
ス２０８および接眼目当て２２１との位置関係は図１９
に示すような関係にある。接眼ガラス２０８はファイン
ダー本体２２２の接眼窓２２０に取り付けられ、接眼目
当て２２１は何ら光学系を持たない構造にすることによ
り、視線検出用光源２１０ａが接眼ガラス２０８を照射
しないようにし、かつ光電変換素子２１２ａが結像レン
ズ２１１ａ以外の光学系を介さないようにしてある。

【００８４】−第４実施例− 図２１は、図２に示した視線検出装置をカメラに搭載し
た場合の実施例を示す図であって、視線検出の具体的手
順を示すフローチャートである。図２１に示すフローチ
ャートでは、観察者がレリーズボタンの半押しを続けて
いる間は、観察者が撮影続行の意志があるとして距離Ａ
−ρをメモリ内に保持し続け、半押し動作が終了した場
合に視線検出動作を終了し、Ａ−ρをメモリ内に保持す
る動作を終了している。なお、図２１〜図２５のフロー
チャートの各ステップの内容は第３実施例のフローチャ
ート（図２０）の各ステップの内容とほぼ同一であるた
め、第３実施例のステップＳ番号を適宜引用して説明を
省略する。

【００８５】図２１に示すフローチャートは、カメラの
レリーズボタンの半押しによってオン状態となる不図示
のスイッチＳＷ１のオン判定により開始する。ステップ
Ｓ２５１では、図２０のステップＳ２０１と同様に２個
の光電変換素子を用いて観察者がファインダー接眼窓２
２０を覗いているか否かが判定され、判定が肯定される
とステップＳ２５２へ進み、判定が否定されると視線検
出動作を終了し、視線検出を行わないカメラの制御手段
でカメラの制御を行う。

【００８６】ステップＳ２５２〜Ｓ２５４では、図２０
のステップＳ２０２〜Ｓ２０４と同様に、観察された眼
球２０９の反射像に基づいて瞳孔中心Ｄおよび角膜曲率
中心Ｃの空間位置および瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心
位置Ｃとの間の距離Ａ−ρを算出し、この距離Ａ−ρを
中央処理装置１１１のメモリ内に保持した後、瞳孔中心
位置Ｄおよび角膜曲率中心位置Ｃの座標値および距離Ａ
−ρから視線方向を算出する。

【００８７】ステップＳ２５５では、図２０のステップ
Ｓ２０５と同様に、カメラのレリーズボタンの全押しに
よってオン状態になる不図示のスイッチＳＷ２がオン状
態にあるか否かが判定され、判定が肯定されるとステッ
プＳ２５６へ進んでカメラのレリーズ動作を行った後で
ステップＳ２５７へ進み、判定が否定されるとそのまま
ステップＳ２５７へ進む。ステップＳ２５７では、上述
のスイッチＳＷ１がオン状態にあるか否かが判定され、
判定が肯定されると観察者が引き続き撮影を続行する意
志があるものと判断してステップＳ２５８へ進み、判定
が否定されると観察者が引き続き撮影を続行する意志が
ないものと判断して視線検出動作を終了する。

【００８８】ステップＳ２５８では、図２０のステップ
Ｓ２０７と同様に、１個の光電変換素子を用いて観察者
がファインダー接眼窓２２０を覗いているか否かが判定
され、判定が肯定されると観察者が引き続き撮影を続行
する意志があるものと判断してステップＳ２５９へ進
み、判定が否定されると観察者が引き続き撮影を続行す
る意志があるかを判断できないので、ステップＳ２５７
へ戻り、再び撮影の意志を問う。

【００８９】ステップＳ２５９では、図２０のステップ
Ｓ２０８と同様に、瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置
Ｃの座標値を求め、その後ステップＳ２５４へと戻って
視線検出動作を続行する。したがって、本実施例によっ
ても上述の第３実施例と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００９０】本実施例では、ステップＳ２５１で画像を
１回取り込んで眼球像が検出できなければ視線検出動作
を終了しているが、予め決められた回数だけ繰り返し画
像の取り込みを行って判断することもできる。同様に、
ステップＳ２５８で画像を１回取り込んで眼球像が検出
できなければ視線検出動作を終了しているが、予め決め
られた回数だけ繰り返し画像の取り込みを行って判断す
ることもできる。

【００９１】また、ステップＳ２５６でレリーズを行っ
た直後にスイッチＳＷ１がオン状態でなくても、ある一
定時間内に再びスイッチＳＷ１がオン状態になれば引き
続き撮影を行う意志があると判断してステップＳ２５８
へ進んでも良い。さらに、ステップＳ２５７、ステップ
Ｓ２５８により形成されるループ内においてスイッチＳ
Ｗ２がオン状態にあるか否かを判定し、オン判定された
ときは視線検出を行わないカメラの制御手段で、あるい
は直前の視線情報を用いてレリーズを行うようにすれば
シャッターチャンスを逃すことがなくなる。

【００９２】−第５実施例− 図２２は、図２に示した視線検出装置をカメラに搭載し
た場合の実施例を示す図であって、視線検出の具体的手
順を示すフローチャートである。図２２に示すフローチ
ャートでは、カメラのメインスイッチがオン状態にある
間は、観察者が撮影続行の意志があるとして距離Ａ−ρ
をメモリ内に保持し続け、メインスイッチがオフされた
場合に視線検出動作を終了し、Ａ−ρをメモリ内に保持
する動作を終了している。

【００９３】図２２に示すフローチャートは、カメラの
メインスイッチがオン判定され、かつ、カメラのレリー
ズボタンの半押しによってオン状態となる不図示のスイ
ッチＳＷ１がオン判定されることにより開始する。ステ
ップＳ３０１では、図２０のステップＳ２０１と同様に
２個の光電変換素子を用いて観察者がファインダー接眼
窓２２０を覗いているか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ３０２へ進み、判定が否定されると視
線検出動作を終了し、視線検出を行わないカメラの制御
手段でカメラの制御を行う。

【００９４】ステップＳ３０２〜Ｓ３０４では、図２０
のステップＳ２０２〜Ｓ２０４と同様に、観察された眼
球２０９の反射像に基づいて瞳孔中心Ｄおよび角膜曲率
中心Ｃの空間位置および瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心
位置Ｃとの間の距離Ａ−ρを算出し、この距離Ａ−ρを
中央処理装置１１１のメモリ内に保持した後、瞳孔中心
位置Ｄおよび角膜曲率中心位置Ｃの座標値および距離Ａ
−ρから視線方向を算出する。

【００９５】ステップＳ３０５では、図２０のステップ
Ｓ２０５と同様に、カメラのレリーズボタンの全押しに
よってオン状態になる不図示のスイッチＳＷ２がオン状
態にあるか否かが判定され、判定が肯定されるとステッ
プＳ３０６へ進んでカメラのレリーズ動作を行った後で
ステップＳ３０７へ進み、判定が否定されるとそのまま
ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、上述
のメインスイッチがオン状態にあるか否かが判定され、
判定が肯定されると観察者が引き続き撮影を続行する意
志があるものと判断してステップＳ３０８へ進み、判定
が否定されると観察者が引き続き撮影を続行する意志が
ないものと判断して視線検出動作を終了する。

【００９６】ステップＳ３０８では、図２０のステップ
Ｓ２０７と同様に、１個の光電変換素子を用いて観察者
がファインダー接眼窓２２０を覗いているか否かが判定
され、判定が肯定されると観察者が引き続き撮影を続行
する意志があるものと判断してステップＳ３０９へ進
み、判定が否定されると観察者が引き続き撮影を続行す
る意志があるかを判断できないのでステップＳ３０７へ
戻り、再び撮影の意志を問う。

【００９７】ステップＳ３０９では、図２０のステップ
Ｓ２０８と同様に、瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置
Ｃの座標値を求め、その後ステップＳ３０４へと戻って
視線検出動作を続行する。したがって、本実施例によっ
ても上述の第３実施例と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００９８】本実施例でも、ステップＳ３０１で画像を
１回取り込んで眼球像が検出できなければ視線検出動作
を終了しているが、予め決められた回数だけ繰り返し画
像の取り込みを行って判断することもできる。同様に、
ステップＳ３０８で画像を１回取り込んで眼球像が検出
できなければ視線検出動作を終了しているが、予め決め
られた回数だけ繰り返し画像の取り込みを行って判断す
ることもできる。

【００９９】また、ステップＳ３０７、ステップＳ３０
８により形成されるループ内においてスイッチＳＷ２が
オン状態にあるか否かを判定し、オン判定されたときは
視線検出を行わないカメラの制御手段で、あるいは直前
の視線情報を用いてレリーズを行うようにすればシャッ
ターチャンスを逃すことがなくなる。

【０１００】−第６実施例− 上述の第３〜第５実施例ではレリーズボタンの半押し状
態で視線方向の算出動作を行っていたが、レリーズボタ
ンが全押しされてから視線方向の算出動作を行ってもよ
い。レリーズボタンを全押ししないと視線方向を算出し
ないようにすると、半押し状態で視線方向算出ステップ
が省略できる分だけ眼球画像を撮り込む周期が速くなる
ので、観察者の眼球のより速い動きに対応できる。

【０１０１】図２３は、図２０に示す第３実施例のフロ
ーチャートにおいて、レリーズボタンが全押しされてか
ら視線方向の算出動作を行うようにしたフローチャート
である。なお、図２３〜図２５の説明では、それぞれに
対応するフローチャートの各ステップを引用してその説
明を省略する。

【０１０２】図２３のステップＳ３５１では、図２０の
ステップＳ２０１と同様に、観察者がファインダー視野
窓２２０を覗いているか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ３５２へ進み、判定が否定されると視
線検出動作を終了し、視線検出を行わないカメラの制御
手段でカメラの制御を行う。ステップＳ３５２、Ｓ３５
３では、図２０のステップＳ２０２、Ｓ２０３と同様の
処理が行われる。ステップＳ３５４では、図２０のステ
ップＳ２０５と同様に、レリーズボタンの全押しでオン
する不図示のスイッチＳＷ２がオン状態にあるか否かが
判定され、判定が肯定されるとステップＳ３５５へ進
み、判定が否定されるとステップＳ３５７へ進む。ステ
ップＳ３５５、Ｓ３５６では、図２０のステップＳ２０
４、Ｓ２０６と同様の処理が行われる。ステップＳ３５
７では、図２０のステップＳ２０７と同様に観察者がフ
ァインダー視野窓２２０を覗いているか否かが判定さ
れ、判定が肯定されるとステップＳ３５８へ進み、判定
が否定されると視線検出動作を終了する。ステップＳ３
５８では、図２０のステップＳ２０８と同様の処理が行
われる。

【０１０３】図２３に示す実施例では、ステップＳ３５
１で画像を１回取り込んで眼球像が検出できなければ視
線検出動作を終了しているが、予め決められた回数だけ
繰り返し画像の取り込みを行って判断することもでき
る。同様に、ステップＳ３５７でレリーズを行った直後
に眼球像が検出されなくても、ある一定時間内に眼球像
が検出されれば引続き撮影を行う意志があると判断し
て、ステップＳ３５８へ進んでも良い。

【０１０４】図２４は、図２１に示す第４実施例のフロ
ーチャートにおいて、レリーズボタンが全押しされてか
ら視線方向の算出動作を行うようにしたフローチャート
である。

【０１０５】図２４のステップＳ４０１では、図２１の
ステップＳ２５１と同様に、観察者がファインダー視野
窓２２０を覗いているか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ４０２へ進み、判定が否定されると視
線検出動作を終了し、視線検出を行わないカメラの制御
手段でカメラの制御を行う。ステップＳ４０２、Ｓ４０
３では、図２１のステップＳ２５２、Ｓ２５３と同様の
処理が行われる。ステップＳ４０４では、図２１のステ
ップＳ２５５と同様に、レリーズボタンの全押しでオン
する不図示のスイッチＳＷ２がオン状態にあるか否かが
判定され、判定が肯定されるとステップＳ４０５へ進
み、判定が否定されるとステップＳ４０７へ進む。ステ
ップＳ４０５、Ｓ４０６では、図２１のステップＳ２５
４、Ｓ２５６と同様の処理が行われる。ステップＳ４０
７では、図２１のステップＳ２５７と同様に、レリーズ
ボタンの半押しでオンする不図示のスイッチＳＷ１がオ
ン状態にあるか否かが判定され、判定が肯定されるとス
テップＳ４０８へ進み、判定が否定されると視線検出動
作を終了する。ステップＳ４０８、Ｓ４０９では、図２
１のステップＳ２５８、Ｓ２５９と同様の処理が行われ
る。

【０１０６】本実施例では、ステップＳ４０１で画像を
１回取り込んで眼球像が検出できなければ視線検出動作
を終了しているが、予め決められた回数だけ繰り返し画
像の取り込みを行って判断することもできる。同様に、
ステップＳ４０８で画像を１回取り込んで眼球像が検出
できなければ視線検出動作を終了しているが、予め決め
られた回数だけ繰り返し画像の取り込みを行って判断す
ることもできる。

【０１０７】また、ステップＳ４０６でレリーズを行っ
た直後にスイッチＳＷ１がオン状態でなくても、ある一
定時間内に再びスイッチＳＷ１がオン状態になれば引き
続き撮影を行う意志があると判断してステップＳ４０８
へ進んでも良い。さらに、ステップＳ４０７、ステップ
Ｓ４０８により形成されるループ内においてスイッチＳ
Ｗ２がオン状態にあるか否かを判定し、オン判定された
ときは視線検出を行わないカメラの制御手段で、あるい
は直前の視線情報を用いてレリーズを行うようにすれば
シャッターチャンスを逃すことがなくなる。

【０１０８】図２５は、図２２に示す第５実施例のフロ
ーチャートにおいて、レリーズボタンが全押しされてか
ら視線方向の算出動作を行うようにしたフローチャート
である。

【０１０９】図２５のステップＳ４５１では、図２２の
ステップＳ３０１と同様に、観察者がファインダー視野
窓２２０を覗いているか否かが判定され、判定が肯定さ
れるとステップＳ４５２へ進み、判定が否定されると視
線検出動作を終了し、視線検出を行わないカメラの制御
手段でカメラの制御を行う。ステップＳ４５２、Ｓ４５
３では、図２２のステップＳ３０２、Ｓ３０３と同様の
処理が行われる。ステップＳ４５４では、図２２のステ
ップＳ３０５と同様に、レリーズボタンの全押しでオン
する不図示のスイッチＳＷ２がオン状態にあるか否かが
判定され、判定が肯定されるとステップＳ４５５へ進
み、判定が否定されるとステップＳ４５７へ進む。ステ
ップＳ４５５、Ｓ４５６では、図２２のステップＳ３０
４、Ｓ３０６と同様の処理が行われる。ステップＳ４５
７では、図２２のステップＳ３０７と同様に、メインス
イッチがオン状態にあるか否かが判定され、判定が肯定
されるとステップＳ４５８へ進み、判定が否定されると
視線検出動作を終了する。ステップＳ４５８、Ｓ４５９
では、図２２のステップＳ３０８、Ｓ３０９と同様の処
理が行われる。

【０１１０】本実施例でも、ステップＳ４５１で画像を
１回取り込んで眼球像が検出できなければ視線検出動作
を終了しているが、予め決められた回数だけ繰り返し画
像の取り込みを行って判断することもできる。同様に、
ステップＳ４５８で画像を１回取り込んで眼球像が検出
できなければ視線検出動作を終了しているが、予め決め
られた回数だけ繰り返し画像の取り込みを行って判断す
ることもできる。

【０１１１】また、ステップＳ４５７、ステップＳ４５
８により形成されるループ内においてスイッチＳＷ２が
オン状態にあるか否かを判定し、オン判定されたときは
視線検出を行わないカメラの制御手段で、あるいは直前
の視線情報を用いてレリーズを行うようにすればシャッ
ターチャンスを逃すことがなくなる。

【０１１２】さらに、１台のカメラを１人でしか使わな
い場合や、保持した値を消去する手段を別に持つカメラ
では、メインスイッチがオフ状態になっても瞳孔中心位
置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの間の距離Ａ−ρの値を保
持し続けるようにすることもできる。逆に、１台のカメ
ラに複数の前記Ａ−ρを保持することができるようにし
ても良い。

【０１１３】以上、瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置
Ｃとの距離Ａ−ρの値の保持および消去方法について種
々説明したが、これらは、いわゆる撮影モードによって
それぞれ適した方法があるので、どの方法を用いるかを
ダイヤルやレバー等によって実際にカメラを操作する撮
影者が選択可能にすることが好ましい。

【０１１４】−第７実施例− 図２６は、図３に示した視線検出装置をカメラに搭載し
た場合の実施例を示す概略構成図である。２０１は便宜
上１枚のレンズで示してあるが、実際は複数のレンズか
らなる撮影レンズ、２０２はクイックリターンミラー、
２０３は表示装置、２０４は焦点板、２０５はコンデン
サーレンズ、２０６はペンタプリズム、２０７は便宜上
１枚のレンズで示してあるが、実際は複数のレンズから
なる場合もある接眼レンズで、光分割装置として、ダイ
クロイックミラー２０７ａを有している。２０８は接眼
部から内部にほこりや水滴等が入るのを防止する、度を
持たない接眼ガラス、２０９は観察者の眼球、２１０ａ
は視線検出用光源のうちの１灯であり、接眼ガラス２０
８の周囲から直接観察者の眼球２０９を照射する位置に
配置されている。他に図示しない視線検出用光源が、視
線検出用光源２１０ａと同様に接眼ガラス２０８の周囲
から直接観察者の眼球２０９を照射する位置に１灯以上
配置されている。本実施例でも、視線検出用光源２１０
ａは、赤外発光ダイオードのように眼に見えない波長域
の光を発光する視線検出用光源を使用することが望まし
い。２１１ａは結像レンズであり、図示しないもう１個
の結像レンズと対になっている。２１２は光電変換素子
であり、本実施例では一対の結像レンズによる像を１枚
の光電変換素子の受光面上の異なる位置に結像させてい
る。光電変換素子２１２はＣＣＤのような面受光素子が
適している。

【０１１５】図２７は、本発明のカメラのファインダー
部の拡大図であり、視線検出用光源の配置の一例を示す
図である。本実施例では、４灯の視線検出用光源をファ
インダー接眼窓の周囲に配置している。図２７におい
て、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄは
視線検出用光源、２２０はファインダー接眼窓、２２１
は接眼目当て、２２２はファインダー本体、２２３はク
リップオン式のアクセサリーシュー、２２４はアイピー
スシャターレバーである。

【０１１６】また、４個の視線検出用光源２１０ａ〜２
１０ｄは、図１８と同様に接眼窓２２０の頂点近傍に配
置され、かつ、これら光源２１０ａ〜２１０ｄを結ぶ線
により略正方形が形成されるようにされている。したが
って、本実施例でも、カメラを横位置に構えた時と縦位
置に構えた時で、視線検出用光源２１０ａ〜２１０ｄの
位置関係は一定に保たれる。本実施例においても、図１
７に示す斜線部２２５のいずれかの位置に、２灯以上の
視線検出用光源を任意に配置することができる。

【０１１７】本実施例における視線検出用光源２１０ａ
〜２１０ｄ、接眼ガラス２０８および接眼目当て２２１
の位置関係は図２８に示すような関係にある。接眼ガラ
ス２０８はファインダー本体２２２の接眼窓２２０に取
り付けられ、かつ、接眼目当て２２１が何ら光学系を持
たない構造にすることにより、視線検出用光源２１０ａ
が接眼ガラス２０８を照射しないようにしてある。

【０１１８】図２９は本実施例におけるカメラの結像レ
ンズ２１１ａ、２１１ｂと光電変換素子２１２の配置を
示す図である。本実施例では、眼球２０９の反射像を２
枚の結像レンズ２１１ａ、２１１ｂを用いて１個の光電
変換素子２１２の受光面上の異なる領域に結像させてい
る。なお、図２９における１個の光電変換素子２１２に
かえて、各結像レンズ２１１ａ、２１１ｂに対応させて
２個の光電変換素子を用いても良い。

【０１１９】−第８実施例− 図３０は、４個の結像レンズ２１１ａ〜２１１ｄおよび
光電変換素子２１２ａ〜２１２ｄをそれぞれ備えた視線
検出装置をカメラに搭載した場合の実施例を示す図であ
って、結像レンズと光電変換素子の配置を示す斜視図で
ある。４個の光電変換素子２１２ａ〜２１２ｄは、上述
の図１８と同様に、カメラが横位置に構えられた場合
と、縦位置に構えられた場合とで、視線検出に用いられ
る光電変換素子２１２ａ〜２１２ｄの組が選択される。

【０１２０】−第９実施例− 本実施例では、図１６に示した２個の光電変換素子のう
ち、一方で瞳孔中心位置を、もう一方で角膜曲率中心位
置を検出することを特徴としている。すなわち、図１６
において、瞳孔中心位置Ｄと角膜曲率中心位置Ｃとの距
離Ａ−ρを算出し、距離Ａ−ρの値をメモリ内に保持し
た後は、結像レンズと光電変換素子とで構成される検出
光学系は少なくても１組あれば良いのであるから、２組
ある検出光学系のうち一方は使用しないでも良いことに
なる。しかし、本実施例では、検出光学系の各組におい
て光電変換素子のゲインをそれぞれの検出対象（瞳孔中
心位置Ｄ、角膜曲率中心位置Ｃ）を検出するのに適した
値に設定しているので、プルキンエ第一像と虹彩部の輝
度差が大きいという問題にも対処できる。

【０１２１】具体的には、結像レンズ２１０ａによって
結像する像を検出する光電変換素子で瞳孔と虹彩の境界
を検出し、結像レンズ２１０ｂによって結像する像を検
出する光電変換素子でプルキンエ第一像を検出するよう
にし、かつ、これらの光電変換素子のゲインを、それぞ
れの検出対象を検出するのに適した値に設定してやれば
良い。逆に、結像レンズ２１０ｂによって結像する像を
検出する光電変換素子で瞳孔と虹彩の境界を検出し、結
像レンズ２１０ａによって結像する像を検出する光電変
換素子でプルキンエ第一像を検出するようにしても良
い。

【０１２２】なお、本実施例においては、並列に駆動す
る２つのＣＰＵがあれば、より効果的である。

【０１２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のう
ち請求項１の発明によれば、第１の角膜曲率中心算出手
段および第１の瞳孔中心算出手段により個体差を有する
角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距離を正確に求め
ることができ、この空間距離と、第２の角膜曲率中心算
出手段および第２の瞳孔中心算出手段とにより求められ
る角膜曲率中心および瞳孔中心の平面位置を用いて観察
者の眼球の視線方向を正確に求めることができる。加え
て、角膜曲率中心と瞳孔中心との間の空間距離を求めた
後は、この空間距離と、一部の観察手段からの反射像か
ら求められた角膜曲率中心および瞳孔中心の平面位置を
用いて観察者の眼球の視線方向を求めているので、演算
すべきパラメータを削減できて視線検出演算の高速化を
図ることができる。特に、請求項２の発明によれば、視
線算出手段により算出された角膜曲率中心と瞳孔中心と
の間の空間距離を記憶手段に記憶させているので、観察
者が交代等しない限り記憶手段に記憶された角膜曲率中
心と瞳孔中心との間の空間距離を用いて視線検出演算を
行うことができ、さらに視線検出演算の高速化を図るこ
とができる。また、請求項３の発明によれば、角膜曲率
中心算出手段および瞳孔中心算出手段で用いられる観察
手段を区別したので、眼球の角膜反射像の輝度と瞳孔−
虹彩の境界像の輝度とが大きく異なる場合でも各角膜反
射像、境界像に適した観察条件を設定することができ、
より正確な視線検出が可能になる。さらに、請求項４〜
請求項９の発明によれば、レリーズボタンの操作、メイ
ンスイッチの操作、眼球の反射像の検出の有無、眼球が
ファインダ接眼窓から離れたか否かを検出しており、こ
れら検出結果により観察者の交代等の可能性を判定する
ことができるので、観察者の交代等の事態が生じても正
確な視線検出が可能となる。一方、請求項１０の発明に
よれば、カメラのレリーズボタンが第２ストロークまで
押し込まれるまで視線方向を算出しないので、第１、第
２の角膜曲率中心算出手段および瞳孔中心算出手段の演
算周期を速くすることができ、視線の動きに敏速に対応
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の視線検出装置の構成の一例を示す図で
ある。

【図３】本発明の視線検出装置の構成の他の例を示す図
である。

【図４】本発明の原理の説明に用いられる座標系の一例
を示す図である。

【図５】本発明の視線検出系を示す光学説明図である。

【図６】本発明の検出原理を説明するための図である。

【図７】瞳孔部および虹彩部の境界の位置を説明するた
めの図である。

【図８】本発明における瞳孔中心位置の決定方法の一例
を説明するための図である。

【図９】本発明における角膜曲率中心位置の決定方法の
一例を説明するための図である。

【図１０】本発明の第１実施例の動作を説明するための
フローチャートである。

【図１１】図１０に続くフローチャートである。

【図１２】本発明の原理の説明に用いられる座標系の一
例を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例の動作を説明するための
フローチャートである。

【図１４】図１３に続くフローチャートである。

【図１５】本発明の第３実施例が適用されたカメラの光
学系を示す概略図である。

【図１６】第３実施例のカメラのうちファインダー部を
取り出して示した正面図である。

【図１７】第３実施例における視線検出用光源および検
出光学系の配置範囲を示す図である。

【図１８】第３実施例の変形例のカメラのうちファイン
ダー部を取り出して示した正面図である。

【図１９】第３実施例の変形例のファインダー部を示す
断面図である。

【図２０】第３実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図２１】第４実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図２２】第５実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図２３】第６実施例の動作の一例を説明するためのフ
ローチャートである。

【図２４】第６実施例の動作の他の例を説明するための
フローチャートである。

【図２５】第６実施例の動作のまた他の例を説明するた
めのフローチャートである。

【図２６】本発明の第７実施例が適用されたカメラの光
学系を示す概略図である。

【図２７】第７実施例のカメラのうちファインダー部を
取り出して示した正面図である。

【図２８】第７実施例のカメラのファインダー部を示す
断面図である。

【図２９】第７実施例のファインダー部の透視図であ
る。

【図３０】本発明の第８実施例が適用されたカメラのう
ちファインダー部を取り出して示した透視図である。

【図３１】人間の眼球を示す水平断面図である。

【符号の説明】

Ｃ 角膜曲率中心 Ｄ 瞳孔中心 １０１ 観察面 １０２、２０９ 眼球 １０４、２１０ 視線検出用光源 １０５、１０６、２１１ 結像レンズ １０７、１０８、１１３、２１２ 光電変換素子 １０９、１１０、１１４ 信号処理手段 １１１ 中央処理装置 １１５ 角膜 １１６ 虹彩 １１７ 瞳孔 １１８ 境界 ２２０ ファインダー接眼窓

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の照明手段により観察者の眼球を照
   明し、前記照明手段により照明された前記眼球の反射像
   から前記眼球の視線方向を算出する視線検出装置におい
   て、 前記複数の照明手段により照明された前記眼球の複数の
   反射像をそれぞれ観察する複数の観察手段と、 前記複数の観察手段によって観察された前記眼球の複数
   の角膜反射像に基づいてこの眼球の角膜曲率中心の空間
   位置を算出する第１の角膜曲率中心算出手段と、 前記複数の観察手段のうち一部の観察手段によって観察
   された前記眼球の複数の角膜反射像に基づいてこの眼球
   の角膜曲率中心の平面位置を算出する第２の角膜曲率中
   心算出手段と、 前記複数の観察手段によって観察された前記眼球の瞳孔
   と虹彩との複数の境界像に基づいてこの眼球の瞳孔中心
   の空間位置を算出する第１の瞳孔中心算出手段と、 前記複数の観察手段のうち一部の観察手段によって観察
   された前記眼球の瞳孔と虹彩との複数の境界像に基づい
   てこの眼球の瞳孔中心の平面位置を算出する第２の瞳孔
   中心算出手段と、 前記第１の角膜曲率中心算出手段および前記第１の瞳孔
   中心算出手段により算出された前記角膜曲率中心の空間
   位置および前記瞳孔中心の空間位置に基づいて前記視線
   方向および前記角膜曲率中心と前記瞳孔中心との間の空
   間距離を算出するとともに、前記空間距離を算出した後
   は、この空間距離と、前記第２の角膜曲率中心算出手段
   および前記第２の瞳孔中心算出手段により算出された前
   記角膜曲率中心の平面位置および前記瞳孔中心の平面位
   置とに基づいて前記視線方向を算出する視線算出手段と
   を備えたことを特徴とする視線検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の視線検出装置におい
   て、 前記視線算出手段により算出された前記角膜曲率中心と
   前記瞳孔中心との間の空間距離を保持する記憶手段を備
   え、 前記視線算出手段は、前記記憶手段内に前記空間距離が
   保持されている間はこの記憶手段に記憶された前記空間
   距離に基づいて前記視線方向を算出することを特徴とす
   る視線検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の視線検出装置
   において、 前記第２の瞳孔中心算出手段は、前記第２の角膜曲率中
   心算出手段において用いられた前記観察手段以外の観察
   手段を用いて瞳孔中心位置の算出を行うことを特徴とす
   る視線検出装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の視線検出装置
   において、 前記記憶手段は、前記観察手段により前記眼球の反射像
   が観察できなくなるまで、前記空間距離を保持すること
   を特徴とする視線検出装置。
5. 【請求項５】 請求項２または３に記載の視線検出装置
   が搭載されたカメラであって、 前記記憶手段は、前記カメラに備えられたレリーズボタ
   ンの第１ストロークが解除されるまで、前記空間距離を
   保持することを特徴とする視線検出装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の視線検出装置が搭載さ
   れたカメラにおいて、 前記記憶手段は、前記カメラのレリーズ動作終了後から
   所定時間だけ、前記空間距離を保持することを特徴とす
   る視線検出装置。
7. 【請求項７】 請求項２または３に記載の視線検出装置
   が搭載されたカメラであって、 前記記憶手段は、前記カメラに備えられたメインスイッ
   チがオフされるまで、前記空間距離を保持することを特
   徴とする視線検出装置。
8. 【請求項８】 請求項２または３に記載の視線検出装置
   が搭載されたカメラであって、 前記記憶手段は、前記眼球が前記カメラのファインダ接
   眼窓から離れるまで、前記空間距離を保持することを特
   徴とする視線検出装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の視線検出装置が搭載さ
   れたカメラにおいて、 前記記憶手段は、前記眼球が前記カメラのファインダ接
   眼窓から離れた後、所定時間だけ前記空間距離を保持す
   ることを特徴とする視線検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、２または３に記載の視線検
    出装置が搭載されたカメラであって、 前記視線算出手段は、前記カメラのレリーズボタンが第
    ２ストロークまで押し込まれたら前記眼球の視線方向を
    算出することを特徴とする視線検出装置が搭載されたカ
    メラ。