JPH03293367A - 視線検出装置を有するカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、視線検出装置を有するカメラに関するもので
、更に具体的には、撮影系による被写体像が形成されて
いる観察面すなわちピント面上の観察者が観察している
注視点方向の軸いわゆる視線或は視軸を、観察者の眼球
面上を照明したときに得られる眼球の反射像を利用して
検出するようにした視線検出装置を有するカメラに関す
るものである。

［従来の技術］ 従来より観察者が或は撮影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。

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。

第５図は視線検出方法の原理説明図で、（Ａ）図は視線
検出光学系の概略図、（Ｂ）図は光電素子列６の出力強
度図である。

同図において５は観察者に対して不惑の赤外光を放射す
る発光ダイオード等の光源であり、投光レンズ３の焦点
面に配置されている。

光源５より放射され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−２で反射し、眼球の角膜２１を照
明する。このとき角ＷＡ２１の表面で反射した赤外光の
一部による角膜反射像ｄ（虚像）はハーフミラ−２を透
過し受光レンズ４により集光され光電素子列６上の位置
ｄ°　に投影される。

また虹彩２３の端部ａ、ｂからの光束は受光レンズ４を
介して光電素子列６上の位置ａｂ°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、Ｚｂとすると、瞳孔２４の中心
位置Ｃの座標Ｚｃは、 ＺＣ４（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表わされる。

また、角膜反射像ｄの２座標と角ｆｉ２１の曲率中心０
の２座標とは一致するため、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０と瞳孔２４の中心
Ｃまでの距離をＯＣとする眼球光軸イの回転角ｅは、 ＯＣ＊　ｓｉｎθ岬Ｚｃ−Ｚｂ　　　　　　　（１）の
関係式を略満足する。このため演算処理装置９において
、（Ｂ）図のととく光電素子列６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。この時（１）式は、 β＊　ＯＣ＊　ｓｉｎθ４　（Ｚａ’＋Ｚｂ’）／２−
Ｚｄ’　（２）とかきかえられる。但し、βは受光レン
ズ４に対する眼球の位置により決まる倍率である。

さらに、観察者の眼球光軸の回転角θが算出されると眼
球の光軸と視軸の補正をすることにより観察者の視線が
求められる。

また同図においては、観察者の眼球がＺ−ｘ平面（例え
ば水平面）内で（回転する例を示しているが、観察者の
眼球がＸ−Ｙ平面（例えば垂直面）内で回転する場合に
おいても同様に検出可能である。

第６図は一眼レフカメラに視線検出装置を配置した場合
の要部概略図である。撮影レンズ１０１を透過した被写
体光は、跳ね上げミラー１０２により反射されピント板
１０４の焦点面近傍に結像する。さらにピント板１０４
にて拡散した被写体光コンデンサーレンズ１０５、ペン
タダハプリズム１０６、接眼レンズ１を介して撮影者の
アイポイントＸに導かれる。

視線検出光学系は、撮影者（観察者）に対して不感の赤
外線発行ダイオード等の光源５、投光レンズ３とからな
る照明光学系と、光電素子列６、受光レンズ４とからな
る受光光学系とから構成され、ダイクロイックミラーを
兼ねた接眼レンズ１の上方に配置されている。赤外発光
ダイオード５から発した赤外光はダイクロイックミラー
面１ａにおいて反射され撮影者の眼球を照明する。さら
に眼球で反射した赤外光の一部はダイクロイックミラー
面１ａで再反射し受光レンズ４を介して光電素子列６上
に集光する。光電素子列６上で得られた眼球の像情報（
′ｓ５図（Ｂ））より演算処理装置９において撮影者の
視線の方向が算出される。

このように−眼レフカメラにおいて撮影者がピント面上
にどのポイントを観察しているかを知ることができると
、例えばファインダー画面内の複数のポイントの焦点検
出が可能な焦点検出装置を有するカメラならば、撮影者
が焦点検出可能なポイントのうちの主被写体すなわち撮
影者が撮影しようとしている被写体と合致する１つのポ
イントを選択して自動焦点検出を行なおうとする場合、
その１つを選択入力する手間を省幹撮影者が観察してい
るポイントとみなし、該ポイントを自動釣に選択して自
動焦点検出を行なうのに有効である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、昨今の一眼レフカメラはズームレンズを
装着して使用することが一般的であり、撮影者がズーミ
ングを行なうとその間ファインダー画面内の被写体の位
置も移動してしまいズーミング中の位置とズーミング終
了後の被写体の位置は一致しないことが多い。そのため
ズーミング中の視線の動きはズーミング終了後の視線の
位置を反映しておらず、ズーミング中の視線データを用
いてカメラの制御、例えば焦点検出ポイントの選択を行
なうと誤ったポイントを選択してしまうという欠点があ
った。

さらに複数の焦点検出ポイントを選択したり複数領域の
測光値より露出値を決定するには撮影者の意図する一つ
以上の主被写体の位置を検知する必要がある。撮影者の
意図する主被写体の位置を視線の動きより精度よく検知
するには複数の視線情報から統計的に検知しなければな
らないため、視線の検出と同時にその視線情報を蓄積し
ておかなければならないが、その情報を蓄積している途
中でズーミング動作が行なわれるとズーミング後の主被
写体の位置と異なるズーミング前の主被写体の位置のに
対する視線情報をも蓄積された状態で主被写体の位置の
検知が行なわれるため、主被写体の位置を誤ってしまう
という欠点があった。

したがって、本発明はズーミング動作をするときでも、
正しい視線情報に基づいたカメラの制御、例えば正確な
焦点検出ポイントの選択ができる視線検出装置を有する
カメラを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、観察者の眼球を
照明する照明手段と、この照明手段から照明された眼球
からの反射光を受光する受光手段と、この受光手段によ
り受光された眼球の反射像より観察者の視線を算出する
演算手段とから構成された視線検出装置を備え、該検出
装置はさらにレンズがズーミング動作中であるか否かを
検出するズーミング動作検知手段と、ズーミング動作中
には視線検査を中止する制御手段とを具備するように構
成される。

また請求項２記載の発明は、演算手段はズーミング動作
検知手段がズーミング動作が行われたことを検知すると
、ズーミング動作以前に蓄積された視線検出情報をリセ
ットする手段を備えるように構成されている。

［作　　　用］ 本発明は、上記のように構成されているので、撮影者が
ズーミングを行なうとズーミング検知手段がこれを検知
して制御手段は、視線検出を中止する。したが９て、ズ
ーミング中の被写体の位置とズーミング終了後の位置は
、一般に一致することがなく、誤った焦点ポイントを選
択することがあるが、本発明によると、これが防止され
る。ズーミング動作中でないときは、照明子０段により
照明された眼球から反射される反射像により、演算手段
が視線を演算することは明らかである。

請求項２記載の発明は、ズーミング動作検知手段がズー
ミング動作が行われたことを検知すると、演算手段はズ
ーミング動作以前に蓄積された視線検出情報をリセット
する。したかつてこの発明によると、複数の焦点検出ポ
イントを選択してもズーミング終了後の主被写体の位置
を正しく検知することができる。

［実　　施　　例コ 第１図〜第４図は本発明の実施例を示す図で、第１図（
八）は−眼レフカメラの概略図、同図（Ｂ）は焦点検出
装置の要部斜視図、第２図は視線検出装置の要部斜視図
である。各図において１は接眼レンズで、可視光透過赤
外光反射のダイクロイックミラー１８が斜設されており
、光分割器を兼ねている。４は受光レンズ、５ａ、５ｂ
、５ｃは照明光源であるところの赤外発光ダイオード、
６は光電素子列を２次元に配したイメージセンサ−で、
受光レンズ４及び接眼レンズ１に関して所定の位置にあ
る眼の瞳孔近傍と共役になるように配置されている。９
は演算処理装置である。また　第２図におい゛Ｃ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（５ａ、５ｂ；横位置）、（５
ｂ、５ａ縦位置）の赤外発光ダイオードの組が選択され
る。

尚、各図においてカメラの姿勢を検知する検知手段は図
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。

さらに１０１は撮影レンズ（ズームレンズ）、１０２は
跳ね上げミラー　１０３表示素子、１０４はピント板、
１０５はコンデンサーレンズ、１０６はペンタダハプリ
ズム、１０７はサブミラー　１０８は多点焦点検出装置
、１０９はカメラ制御装置１１０は制御装置でズーミン
グ動作を検知するズームエンコーダー　レンズ駆動、そ
してメモリー機能を有している。

多点焦点検出装置１０８の説明は、本実施例理解のため
に格別必要ではないので、概略にとどめる。第１図（Ａ
）およびＣＢ）に示されているように、撮影レンズ１０
１の予定結像面近傍に配され、それぞれ焦点検出領域を
決める複数のスリットを有した視野マスク１２０と各ス
リット内の像に対してフィールドレンジの作用を果たす
レンズ部材１２１を近接配置し、さらにスリット数に応
じた再結像レンズの組１２２と光電素子列の組１２３を
順番に配置する。スリット、フィールドレンズ、再結像
レンズの組、モして光電素子列の組はそれぞれ周知の焦
点検出系を構成する。尚、同図（Ｂ）では同図（＾）の
多点焦点検出装置１０８に示したミラーは省略しである
。撮影レンズ１０１を透過した被写体光の一部は跳ね上
げミラー１０２によフて反射してピント板１０４近傍に
結像する。ピント板１０４の拡散面で反射した被写体は
コンデンサーレンズ１０５、ペンタダハプリズム１０６
、接眼レンズを介してアイポイントＥに導かれる。撮影
者はピント板１０４に投影された被写体像を観察しなが
らフレーミングを行なうが、この時撮影者の視線は移し
たい被写体を中心に動いている。ここで表示素子１０３
は例えば偏光板を用いない２層タイプのゲスト−ホスト
型液晶素子で、ファインダー視野内の焦点検出領域を表
示するものである。

また、撮影レンズ１０１を透過した被写体光の一部は、
跳ね上げミラー１０２を透過し、サブミラー１０７で反
射してカメラ本体底部に配置された多点焦点検出装置１
０８に導かれる。多点焦点検出装置１０８においては、
カメラ制御装置１０９より出された焦点検出領域信号に
基づいてそれに対応した領域の焦点調節状態を検出する
。

本実施例に係る視野検出装置は、付番１．４−６で表さ
れた部材より構成された視線検出光学系と、撮影者の視
線を算出する演算処理装置９とから構成されている。赤
外発光ダイオード５ａ、５ｂから発光する赤外光は接眼
レンズ１に入射しダイクロイックミラー１ａにより一部
反射されアポインド近傍に位置する不図示の観察者の眼
球を照明する。また眼球で反射した赤外光は、ダイクロ
イックミラー１ａで反射され、受光レンズ４によって収
斂しながらイメージセンサ６上に像を形成する。

第３図は視線検出方法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）はイメージセンサ−を
６出力強度図である。同図において５ａ、５ｂ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等の光
源であり、各光源は光軸アに対して２方向に略対称に配
置され観察者の眼球を発散照明している。

光源５ｂより放射された赤外光は眼球の角膜２１を照射
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は受光レンズ４により集光されイメ
ージセンサ−６上の位置ｄ′に再結像する。

同様に光源５ａより放射された赤外光は眼球の角膜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ｅは受光レンズ４により集光さ
れイメージセンサ−６上の位置ｅ°に再結像する。

また、虹彩２３の端部ａ、ｂからの光束は受光レンズ４
を介してイメージセンサ−６上の位置ａ’　、ｂ’　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、Ｚｂとすると、瞳孔２４の中心位置Ｃの座標Ｚ
ｃは、 Ｚｃ　４　（Ｚａ＋Ｚｂ）　／　２ と表わされる。

また、角膜反射像ｄ及びｅの中点の２座標の角膜２１の
曲率中心０のＺ座１！ｆｉＺｏとは一致するため、角膜
反射像の発生位置ｄ、ｅのＺ座標をＺｄ、Ｚｅ、角膜２
１の曲率中心０と瞳孔２４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＊　ｓｉｎθ４Ｚｃ　−（Ｚｃ　＋Ｚｅ）　／　２
　　　　（３）の関係式を略満足する。このため演算処
理装置９において、（８）図のごとくイメージセンサ−
６上の一部に投影された各特異点（角膜反射像ｄ、ｅ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。この時（３）
式は、 β＊　ＯＣ＊　ｓｉｎ　　θ４　　（Ｚａ’＋Ｚｂ’）
／２−（Ｚｄ’＋Ｚｅ’）／２（４） とかきかえられる、但し、βは受光レンズ４に対する眼
球の位置により決まる倍率で、実質的に角膜反射像の間
隔ＩＺｄ″−Ｚｅ’ｌの関数である。

観察者の眼球に回転角θが算出されると眼球の光軸と視
軸の補正をすることにより観察者の視線が求められる０
以上のような観察者の視線を求める演算は、前記（４）
式に基づき演算処理装置９のマイクロコンピュータのソ
フトで実行される。

第４図は本発明にかかる視線検出装置を有するカメラの
視線検出の流れ図である。カメラ本体あるいは撮影レン
ズ１０１に付帯した不図示の視線検出開始スイッチが投
入されると（＃１）、カメラ制御装置１０９は撮影レン
ズ１０１のレンズ制御装置１１０のメモリ一部との間で
通信を行ない、該撮影レンズ１０１がズームレンズであ
るか否かの判別を行う（＃２）。撮影レンズ１０１がズ
ームレンズであると判別されると（＃３）、カメラ制御
装置１０９はレンズ制御装置１１０のズームエンコーダ
一部との間で通信を行ない撮影レンズがズーミング動作
中であるか否かの検知を行なう（＃４）。撮影レンズ１
０１がズーミング動作中でないことが判別されると、カ
メラ制御装置１０９は演算処理装置９に視線検出開始信
号を送って視線検出（データＳ　（ｉ）　）が行なわれ
る（＃６）。また、撮影レンズ１０１がズームレンズで
ないならば（＃５）、直ちにカメラ制御装置１０９は演
算処理装置９に視線検出開始信号を送って視線検出（デ
ータ５（ｉ））が行なわれる（＃６）。ここで演算処理
装置９においてはあらかじめ視線検出回数のしきい値ｎ
が設定されており、ｎ＝１の時は（＃７）視線検出が行
なわれると（＃６）直ちに主被写体の位置の算出が行な
われる（＃１１）、ここで回数ｎは視線の動きから主被
写体を抽出するのに必要とされる時間等から決められる
１以上の値である。

また、回数ｎが１より大きい場合（＃７）、視線検出回
数ｉが所定の回数ｎより小さければ（＃８）視線検出デ
ータｓ　（ｉ）は演算処理装置９のメモリ一部にデータ
５（ｉ）として記憶される（＃９）。さらに演算処理装
置９は視線検出回数ｉをカウントアツプするとともに（
＃１０）メモリ一部に記憶されたデータ５（ｉ）に基づ
いて主被写体の位置ｐの算出を行なう（＃　１１）。ま
た視線検出回数ｉが所定の回数ｎと等しければ（＃８）
演算処理装置９にそれまでに記憶されたデータＳはｓ　
（ｊ−１）−ｓ　（ｊ）　（但しｊは２からｎの値をと
る）と置き換えられ（＃１２）、また最新の視線検出デ
ータ５（ｉ）はデータＳ　（ｎ）として演算処理装置９
に記憶される（＃１３）。そして置き換えられ記憶され
たデータ５（１）に基づいて主被写体の位置Ｐが算出さ
れる（＃１１）。

また、算出された主被写体の位置情報は演算処理装置９
よりカメラ制御装置１０９に送られる。この間撮影者が
視線検出開始スイッチの解除を行なったりシャッターレ
リーズスイッチを投入していたならば、カメラ制御装置
１０９は演算処理装置９に視線検出中止信号を送り視線
検出を中止する（＄１４）。そしてシャッターレリーズ
スイッチが投入されていたならば、カメラ制御装置１０
９は検出された主被写体の位置Ｐに対応する焦点検出領
域を表示素子１０３によってファインダー内に表示する
とともに、該焦点検出領域の焦点調節情報を多点焦点検
出装置１０８から受は取り、さらに該焦点調節情報をレ
ンズ制御装置１１０に送って撮影レンズ１０１の焦点調
節を行なう。

また、視線検出が中止されない時（＃１４）、撮影レン
ズ１０１がズームレンズでないならば（＃　１５）視線
検出が続行される（＃６）。

また、撮影レンズ１０１がズームレンズである場合は（
＄１５）、カメラ制御装置１０９は再度レンズｌＩＪｍ
装置１１０のズームエンコーダ一部との間で通信を行な
い撮影レンズがズーミング動作中であるか否かの検知を
行なう（＃４）。ここでズームレンズ１０１がズーミン
グ動作中であることが判別されると、視線検出は中止さ
れ、演算処理装置９にそれまでに記憶されたデータ５（
ｊ）（但しｊは１からｎの値をとる）は消去されるとと
もに（＃１６）、視線検出回数ｉが１に設定される（　
＃　１７）。そしてカメラ制御装置１０９は再度レンズ
制御装置１１０のズームエンコーダ一部との間で通信を
行ない撮影レンズがズーミング動作中であるか否かの検
知を行なう（＃４）。

なお、同図においては、観察者の眼球が２−Ｘ平面（例
えば水平面）内で回転する例を示しているが、観察者の
眼球がＸ−Ｙ平面（例えば垂直面）内で回転する場合に
おいても同様に検出可能である。

本実施例によると、レンズがズームレンズであるか否か
を判別する判別手段も備えているので、゛いずれのレン
ズ系にも適用でき、ズームレンズでないときは直に視線
検出に移行でき好都合である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると視線検出装置を備えてい
るので、従来のものと同様に、観察者或は撮影者は観察
面上のどの位置を観察しているのかを容易に検すること
ができる。それと同時にズーミング動作検知手段も備え
、これがズーミング動作中であることを検知すると、制
御手段が視線検出を中止するので、ズーミング中の視線
情報から誤ったカメラ制御が行なわれることが防止され
る。

また、請求項２記載の発明によれば、演算手段は、検知
手段によりズームレンズのズーミング動作が行なわれた
ことが検知されるとズーミング動作以前に蓄積された視
線検出情報をリセットすることにより、ズーミング終了
後の主被写体の位置を正しく検知できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

３４１図は、本発明の一眼レフカメラに通用した実施例
を示す図で、その（Ａ）は全体の模式図、（Ｂ）は焦点
検出装置の分解斜視図、第２図は視線検出装置の１例を
示す要部斜視図、第３図の（Ａ）は視線検出装置の原理
を示す模式図、その（Ｂ）はイメージセンサ−上の出力
強度を示す図、第４図は視線検出を示す流れ図、第５゜
６図は従来例を示す図で、第５図（Ａ）は視線検出光学
系の概略図、その（Ｂ）は光電素子列の出力強度図、第
６図は一眼レフカメラの要部概略図である。 ５・・・光源　　　　　　６・・・イメージセンサ−９
・・・演算処理装置　　１０９・・・カメラ制御装置１
１０・・・レンズ制御装置 他４名 第 ２ 図 Ｚｂ　Ｚｅ’　　Ｚｄ Ｚｄ 第 図 に″ ｈ″ ｚｂ“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　観察者の眼球を照明する照明手段と、該照明手段か
   ら照明された眼球からの反射光を受光する受光手段と、
   該受光手段により受光された眼球の反射像より観察者の
   視線を算出する演算手段とから構成された視線検出装置
   を備え、該検出装置は、さらにレンズがズーミング動作
   中であるか否かを検知するズーミング動作検知手段と、
   ズーミング動作中には視線検出を中止する制御手段とを
   具備していることを特徴とする視線検出装置を有するカ
   メラ。 ２　請求項１記載の演算手段は、ズーミング動作検知手
   段がズーミング動作が行われたことを検知すると、ズー
   ミング動作以前に蓄積された視線検出情報をリセットす
   る手段も備えている視線検出装置を有するカメラ。