JPH04236936A - 視線検出装置を有した光学装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は視線検出装置を有した光
学装置に関し、特に観察系による被写体像が形成されて
いる観察面（ピント面）上のファインダー系を介して観
察者（撮影者）が観察している注視点方向の軸いわゆる
視線（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
検出装置を有した光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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（例えばアイカメラ）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９（Ａ），（
Ｂ）は視線検出方法の原理説明図で、同図（Ａ）は視線
検出光学系の要部概略図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の光
電素子列６からの出力信号の強度の説明図である。

【０００４】同図において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等の光源であり、投光レ
ンズ３の焦点面に配置している。

【０００５】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２０
１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（虚像）ｄはハー
フミラー２を透過し受光レンズ４により集光し光電素子
列６上の位置Ｚｄ´に再結像する。

【０００６】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との
なす角である回転角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 Ｚｃ≒（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表わされる。

【０００７】また、角膜反射像ｄのＺ座標と角膜２１の
曲率中心ＯのＺ座標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Ｏから瞳孔２
４の中心Ｃまでの距離をＬＯＣとすると眼球光軸イと光
軸アとのなす角である回転角θは、 ＬＯＣ＊ＳＩＮθ≒Ｚｃ−Ｚｄ　　　　　　‥‥（１）
の関係式を略満足する。

【０００８】このため演算手段９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２０１の光軸イの回転角θを求めることがで
きる。この時（１）式は、 とかきかえられる。但し、βは受光レンズ４に対する眼
球の位置より決まる倍率である。

【０００９】ところで観察者の眼球の光軸イと視軸とは
一致しない。特開平１−２７４７３６号公報には観察者
の眼球の光軸と視軸の角度補正を行なって視線を検出す
ることが開示されている。そこでは観察者の眼球の光軸
の水平方向の回転角θを算出し、眼球の光軸と視軸との
角度補正値をδとしたとき観察者の水平方向の視線θＨ
を θＨ＝θ±δ　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥‥（
３）として求めている。ここで符号±は、観察者に関し
て右への回転角を正とすると、観察装置をのぞく観察者
の目が左目の場合は＋、右目の場合は−の符号が選択さ
れる。

【００１０】又、図９（Ａ）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。

【００１１】ただし、観察者の視線の垂直方向の成分は
眼球の光軸の垂直方向の成分θ´と一致するため垂直方
向の視線θＶは θＶ＝θ´　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥‥（４
）となる。

【００１２】図１０は図９の視線検出装置を一眼レフカ
メラのファインダー系の一部に適用したときの光学系の
要部概略図である。

【００１３】同図において撮影レンズ１０１を透過した
被写体光は、跳ね上げミラー１０２により反射しピント
板１０４の焦点面近傍に結像する。さらにピント板１０
４にて拡散した被写体光はコンデンサーレンズ１０５、
ペンタダハプリズム１０６、そして光分割面１ａを有す
る接眼レンズ１を介して撮影者のアイポイント２０１ａ
に入射している。

【００１４】視線検出光学系は、撮影者（観察者）に対
して不感の赤外発光ダイオード等の光源５と投光レンズ
３とからなる照明手段（光軸ウ）と、光電素子列６、ハ
ーフミラー２及び受光レンズ４とからなる受光手段（光
軸ア）とから構成し、ダイクロイックミラーより成る光
分割面１ａを有する接眼レンズ１の上方に配置している
。赤外発光ダイオード５から発した赤外光は光分割面１
ａにおいて反射し、撮影者の眼球２０１を照明する。 さらに眼球２０１で反射した赤外光の一部は光分割面１
ａで再反射し、受光レンズ４、ハーフミラー２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（例えば図９（Ｂ）で示す出力信号）より
演算手段９において撮影者の視線の方向を算出している
。即ち観察者が観察しているピント面１０４上の点（注
視点）を求めている。

【００１５】このときの前述した水平方向の視線θＨと
垂直方向の視線θＶより撮影者が見ているピント面１０
４上の位置（Ｚｎ，Ｙｎ）は として求めている。但しｍはカメラのファインダー系で
決まる定数である。

【００１６】このように一眼レフカメラにおいて撮影者
がピント面１０４上のどの位置を観察しているかを知る
ことができると、例えばカメラの自動焦点検出装置にお
いて焦点検出可能なポイントを画面中心のみならず画面
内の複数箇所に設けた場合、撮影者がそのうちの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き撮影者が観察して
いるポイント即ち注視点を焦点検出するポイントとみな
し、該ポイントを自動的に選択して自動焦点検出を行う
のに有効である。

【００１７】一般にカメラは老若男女を問わず多くの人
が使用し、それを使用する撮影者（観察者）の眼球の大
きさ等はそれぞれ異なっている。

【００１８】そこで一般に市販されている視線測定用の
アイカメラ（光学装置）においては使用者による個人差
等の補正を行って視線検出の誤差を小さくしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】視線の個人差の補正方
法としては、通常視線検出装置（観察装置）のファイン
ダー系の中の２カ所以上に指標を設け観察者に該指標を
注視してもらう。その際に視線検出装置において検出さ
れる注視点の座標と実際の指標の位置とを比較して行っ
ている。このとき観察者個人の補正データを視線検出装
置に記憶し、該補正データに基づいて視線の算出を実行
している。

【００２０】しかしながら人の眼球の角膜は該角膜の眼
球の光軸と交わる点を中心に数ｍｍ以内はほぼ球形であ
るが、それから外れる領域では偏平した形状をなしてい
る。

【００２１】又、視線検出装置の照明用の光源は一般に
２個で眼球を側方から斜めに照明するように配置してい
る。そのため角膜反射像を利用して視線の補正データを
得ようとする際、二つの角膜反射像を形成するそれぞれ
の光束が角膜の光軸に対して対称でない領域で反射した
光からなっていると、二つの角膜反射像の位置が角膜の
光軸に対して対称な領域で反射した場合の位置に対して
ずれてしまい、正しい補正データが得られないという欠
点があった。

【００２２】同様に、視線の補正データは角膜反射像の
ほかに虹彩像も用いて得られるが、瞳孔と虹彩の境界に
ある２点の虹彩像を形成するそれぞれの光束が角膜の光
軸に対して対称でない領域を透過した光から成っている
と、２点の虹彩像の位置が、角膜の光軸に対して対称な
領域を透過した場合の位置に対してずれてしまい、正し
い補正データが得られないという欠点があった。

【００２３】本発明は２つの角膜反射像及び２点の虹彩
像を形成する為の光束を眼球に対し角膜の光軸に対して
略対称な領域で反射及び透過するように入射させて、眼
球の大きさ等の個人差により生じる視線の個人差を補正
する為の補正データを正確に検出し、高精度な視線検出
を可能とした視線検出装置を有した光学装置の提供を目
的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の視線検出装置を
有した光学装置は、ファインダー系を覗く観察者の眼球
の視線を検出する視線検出手段と、該視線検出手段で得
られた視線を該ファインダー系内に表示した指標を用い
て補正する視線補正手段とを有する視線検出装置を有し
た光学装置であって、該ファインダー系を覗く観察者の
眼球が右眼であるか左眼であるかを判別手段で判別し、
該判別手段からの信号に基づいて、該ファインダー系内
に表示する複数の指標から所定の指標を選択手段で選択
し、表示するようにしたことを特徴としている。

【００２５】特の本発明では、前記視線検出手段からの
光束を観察者の眼球の角膜の光軸に対して略対称な領域
で反射及び透過するように入射させて、２つの角膜反射
像及び２点の虹彩像を形成し、これらの各像の所定面上
における位置座標を検出することにより、眼球の大きさ
により生じる視線の検出誤差を補正する補正データを得
ていることを特徴としている。

【００２６】

【実施例】図１（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに適用
したときの実施例１の光学系の要部概略図、同図（Ｂ）
は同図（Ａ）の一部分の説明図である。図２は図１（Ａ
）の自動焦点検出装置の一部分の要部概略図、図３（Ａ
）は本発明における視線検出方法の原理説明図、図３（
Ｂ）は図３（Ａ）のイメージセンサからの出力強度の説
明図である。

【００２７】図中、１は接眼レンズで、その内部には可
視光透過・赤外光反射のダイクロイックミラー１ａが斜
設しており、光路分割器を兼ねている。４は受光レンズ
、５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は照明手段であり、例えば観
察者に対して不感の赤外光を放射する発光ダイオードか
ら成っている。１６はイメージセンサーである。受光レ
ンズ４とイメージセンサー１６は受光手段の一要素を構
成している。

【００２８】イメージセンサー１６は光電素子列を２次
元的に配置した構成より成り、受光レンズ４及び接眼レ
ンズ１に関して所定の位置（眼鏡を使用しない撮影者の
一般的なアイポイントの位置）にある眼の瞳孔近傍と共
役になるように配置している。

【００２９】９は視線演算処理装置で、視線補正データ
であるところの眼球の光学定数算出、視線演算機能の他
に赤外発光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃの制御機能を有
している。各要素１，４，５，１６より眼球の視線検出
手段を構成している。

【００３０】１０１は撮影レンズ、１０２はクイックリ
ターン（ＱＲ）ミラー、１０３は表示素子、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
検出装置であり、撮影画面内の複数の領域を選択して焦
点検出を行っている。

【００３１】多点焦点検出装置の説明は本発明理解のた
めに必要ないため概略に止める。即ち本実施例では図２
に描く様に撮影レンズ１０１の予定結像面近傍に配され
、夫々測距域を決める複数のスリットを有する視野マス
ク１１０と各スリット内の像に対してフィールドレンズ
の作用を果たすレンズ部材１１１を近接配置し、更にス
リット数に応じた再結像レンズの組１１２と光電素子列
の組１１３を順置する。スリット１１０、フィールドレ
ンズ１１１、再結像レンズの組１１２、そして光電素子
列の組１１３はそれぞれ周知の焦点検出系を構成してい
る。１０９はカメラ制御装置であり、ファインダー内表
示素子駆動、焦点検出演算及びレンズ駆動機能等を有し
ている。

【００３２】本実施例では撮影レンズ１０１の透過した
被写体光の一部はＱＲミラー１０２によって反射してピ
ント板１０４近傍に被写体像を結像する。ピント板１０
４の拡散面で拡散した被写体光はコンデンサーレンズ１
０５、ペンタダハプリズム１０６、接眼レンズ１を介し
てアイポイントＥに導光している。

【００３３】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、図５
に示すようにファインダー視野内に眼球の光学定数（角
膜半径ｒ及び前房深さｔ）検出用の指標（図中指標５１
，５２，５３）を表示している。

【００３４】又、撮影レンズ１０１を透過した被写体光
の一部はＱＲ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前述の多点焦点
検出装置１０８に導光している。さらにカメラ制御装置
１０９からの信号に基づいて多点焦点検出装置１０８で
選択した被写体面上の位置の焦点検出情報に基づいて撮
影レンズ駆動装置（不図示）により撮影レンズ１０１の
繰り出し（もしくは繰り込み）が行なわれ、焦点調節が
行なわれる。

【００３５】本実施例に係る視線検出装置としては符番
１，４，５，１６で表わされた部材より構成された視線
検出手段と、眼球像より眼球の光学定数算出、視線補正
演算を行う視線演算処理装置９とから構成している。又
眼球の光学定数算出時には、カメラのファインダー系を
覗く撮影者の眼が右眼であるか左眼であるかを判別する
判別機能（判別手段）と、カメラのファインダー系を覗
く撮影者の眼により指標を選択する選択機能（選択手段
）が働くようになっている。

【００３６】ここで赤外発光ダイオード５ａ，５ｂは図
中Ｘ−Ｙ平面に関して対称に配置している。赤外発光ダ
イオード５ｂ，５ｃは図中Ｚ−Ｘ平面に関して対称に配
置している。又赤外発光ダイオード５ａ，５ｂとの間隔
と赤外発光ダイオード５ｂ，５ｃとの間隔とが異なるよ
うに設定している。

【００３７】該視線検出手段において、赤外発光ダイオ
ード５（５ａ，５ｂ，５ｃ）から放射される赤外光は、
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２０１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ー１６上に像を形
成する。これらの眼球像データより観察者の視線を算出
している。

【００３８】次に図３（Ａ），（Ｂ）を用いて視線検出
方法について説明する。

【００３９】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Ｚ方向に略対称に配置し、観
察者の眼球を発散照明している。光源５ｂより放射され
た赤外光は角膜２１の表面で一部反射される。ここで角
膜２１にて反射した赤外光によって形成される角膜反射
像（虚像）ｄのＸ軸方向の位置は角膜２１の曲率半径ｒ
に依存し、該虚像ｄの角膜２１の表面からの距離Ｘｄは
、赤外発光ダイオード５ｂと角膜２１とのＸ軸方向の距
離をｓとすると、 　　　　１／Ｘｄ＋１／ｓ＝２／ｒ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　‥‥‥‥（６）の関係式を満足する
。角膜２１の表面で反射した赤外光の一部は受光レンズ
４により集光されイメージセンサー１６上の位置ｄ´に
再結像する。このとき角膜反射像ｄのイメージセンサー
１６への結像倍率β１は、視線検出光学系の基準位置（
例えば図１（Ｂ）における接眼レンズ１の射出面）から
観察者の眼球の角膜２１までの距離Ｘｔと、角膜２１の
曲率半径ｒとの関数で表わされる。

【００４０】同様に光源５ａより放射された赤外光は角
膜２１の表面で一部反射される。ここで角膜２１にて反
射した赤外光によって形成される角膜反射像（虚像）ｅ
のＸ軸方向の位置は角膜２１の曲率半径ｒに依存し、該
虚像ｅの角膜２１の表面からの距離Ｘｅは距離Ｘｄとほ
ぼ同じである。角膜２１の表面で反射した赤外光の一部
は受光レンズ４により集光されイメージセンサー１６上
の位置ｅ´に再結像する。このとき角膜反射像ｅのイメ
ージセンサー１６への結像倍率β１は距離Ｘｔと角膜２
１の曲率半径ｒとの関数で表わされる。

【００４１】一般に角膜反射像ｄ及びｅの中点のＺ座標
は角膜２１の曲率中心ＯのＺ座標Ｚｏと一致しないため
これをΔｚ（Ｘｔ，ｒ）だけ補正する必要がある。

【００４２】又、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ー１６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ＺｃはＺｃ≒（Ｚ
ａ＋Ｚｂ）／２ と表わされる。

【００４３】このとき瞳孔２４の中心位置ｃの角膜２１
の表面からのＸ軸方向の距離Ｘｃは前房深ｔとほぼ等し
く、瞳孔２４の中心位置ｃのイメージセンサー１６への
結像倍率β２は距離Ｘｔと前房深ｔとの関数で表わされ
る。

【００４４】又、角膜反射像の発生位置ｄ，ｅのＺ座標
をＺｄ，Ｚｅ、角膜２１の曲率中心Ｏと瞳孔２４の中心
Ｃまでの距離をＬＯＣ（≒ｒ−ｔ）とすると、眼球光軸
イの回転角θは（１）式より、 ＬＯＣ＊ｓｉｎθ≒Ｚｃ−（（Ｚｄ＋Ｚｅ）／２＋Δｚ
（Ｘｔ，ｒ））‥（７）の関係式を略満足する。このた
め視線演算処理装置９において図３（Ｂ）のごとくイメ
ージセンサー１６上の一部に投影した各特徴点（角膜反
射像ｄ，ｅ及び虹彩の端部ａ，ｂ）の位置を検出し、こ
れにより眼球の光軸イの回転角θを求めている。このと
き（７）式は、（ｒ−ｔ）＊ｓｉｎθ≒（（Ｚａ´＋Ｚ
ｂ´）／２）／β２（Ｘｔ，ｔ）　　−（（Ｚｄ´＋Ｚ
ｅ´）／２＋Δｚ（Ｘｔ，ｒ））／β１（Ｘｔ，ｔ）（
８）と書き換えられる。さらに眼球の回転角θは　　θ
≒ａｒｃｓｉｎ｛（Ｚｃ´／β２（Ｘｔ，ｔ）−　　　
　　　（Ｚｇ´＋Δｚ（Ｘｔ，ｒ））／β１（Ｘｔ，ｒ
））／（ｒ−ｔ）｝　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　‥‥‥‥（９）と書き
換えられる。但し Ｚｃ´≒（Ｚａ´＋Ｚｂ´）／２ Ｚｇ´≒（Ｚｄ´＋Ｚｅ´）／２ である。ところで撮影者の眼球の光軸と視軸とは一致し
ない。この為、撮影者の眼球光軸の水平方向の回転角θ
を算出し、眼球の光軸と視軸との角度補正δをすること
により撮影者の水平方向の視線θＨは求めている。撮影
者の水平方向の視線θＨは θＨ＝θ−δ　　　　　　　　　　　　　　　　　　‥
‥‥（１０）と求めている。又眼球の光軸と視軸との補
正角度δの絶対値は撮影者によって異なる値をとる。

【００４５】更に撮影者が見ているピント板１０４上の
位置Ｚｎは Ｚｎ≒ｍ＊θＨ　　　　　　　　　　　　　　　　‥‥
‥‥（１１）として求めている。ただし、ｍはカメラの
ファインダー系で決まる定数である。

【００４６】以上のように撮影者の眼球の角膜半径ｒ、
前房深ｔの値及び眼球の光軸と視軸との補正角度δを予
め求めておき眼球光学系の個人差を含んだ視線の補正算
出式に基づき視線演算処理装置９のマイクロコンピュー
タのソフトで撮影者の視線及びピント板１０４上での注
視点を求めている。

【００４７】本発明にかかる視線検出装置において、撮
影者の眼球光学系の光学定数は以下のように求めている
。

【００４８】図４はイメージセンサー１６面上の眼球像
で図１（Ｂ）における赤外発光ダイオード５ａ，５ｂ，
５ｃを点灯させ、イメージセンサー１６上には図４に示
すような三つの角膜反射像ｄ´，ｅ´，ｆ´を形成して
いる。

【００４９】ここで赤外発光ダイオード５ａ，５ｂは図
１（Ｂ）中Ｘ−Ｙ平面に関して対称に配置し、赤外発光
ダイオード５ｂ，５ｃは図中Ｚ−Ｘ平面に関して対称に
配置しており、また赤外発光ダイオード５ａ，５ｂとの
間隔と赤外発光ダイオード５ｂ，５ｃとの間隔とが異な
るように設定している。このため形成した角膜反射像ｄ
´及びｅ´の間隔ΔＺと角膜反射像ｄ´及びｆ´の間隔
ΔＹも異なる。

【００５０】前記角膜反射像の間隔ΔＺ，ΔＹは視線検
出光学系の基準位置（例えば図１（Ｂ）における接眼レ
ンズ１の射出面）から観察者の眼球の角膜２１までの距
離Ｘｔと角膜２１の曲率半径ｒとの関数であるため、距
離Ｘｔと角膜半径ｒは Ｘｔ＝ａ１（ｒ）＊ΔＺ＊＊２＋ａ２（ｒ）＊ΔＺ＋ａ
３（ｒ）　　　　（１２）ｒ＝ｂ１（Ｘｔ）＊ΔＹ＊＊
２＋ｂ２（Ｘｔ）＊ΔＹ＋ｂ３（Ｘｔ）（１３）と表わ
される。

【００５１】ここで係数ａ１（ｒ），ａ２（ｒ），ａ３
（ｒ），ｂ１（Ｘｔ），ｂ２（Ｘｔ），ｂ３（Ｘｔ）は
視線検出光学系の構成により決まる値である。角膜反射
像の間隔ΔＺ及びΔＹを検出し、前記（１２），（１３
）式に基づいて距離Ｘｔと角膜半径ｒを算出している。

【００５２】撮影者の眼球の前房深ｔはカメラのファイ
ンダー系内の指標を注視してもらうことにより検出して
いる。

【００５３】撮影者が図５に示したカメラのファインダ
ー系内の指標ｎ（ピント板１０４上でのＺ座標Ｚｎ）を
注視したとき（１１）式は （ｒ−ｔ）＊ｓｉｎ（Ｚｎ／ｍ−δ）≒Ｚｃ´／β２（
Ｘｔ，ｔ）−（Ｚｇ´＋Δｚ（Ｘｔ，ｒ））／β１（Ｘ
ｔ，ｒ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　‥‥‥（１４）と書き換えられる
。ファインダー系を覗く眼が右眼である撮影者の場合、
二つの角膜反射像を形成するそれぞれの光束が撮影者の
眼球の角膜の光軸に対してほぼ対称な領域で反射するよ
うに例えば選択手段で指標５１（ピント板１０４上での
Ｚ座標Ｚ１）及び指標５２（ピント板１０４上でのＺ座
標Ｚ２）を選択する。撮影者の眼球の光軸イの回転角の
視線検出光学系の光軸アとのなす角が小さくなるため（
１４）式は （ｒ−ｔ）＊（Ｚ１／ｍ−δ）≒Ｚｃ１´／β２（Ｘｔ
１，ｔ）　　　　−（Ｚｇ１´＋Δｚ（Ｘｔ１，ｒ））
／β１（Ｘｔ１，ｒ）　　　　（１５）（ｒ−ｔ）＊（
Ｚ２／ｍ−δ）≒Ｚｃ２´／β２（Ｘｔ２，ｔ）　　　
　−（Ｚｇ２´＋Δｚ（Ｘｔ２，ｒ））／β１（Ｘｔ２
，ｒ）　　　　（１６）と表わされる。該（１５），（
１６）式より眼球の光軸と視軸との補正角度δを消去後
、各指標を注視したときに検出される眼球像の特徴点の
座標を代入することにより前房深ｔを算出している。前
房深ｔを求め、これより眼球の光軸と視軸との補正角度
δを算出している。

【００５４】図６，図７は視線補正データであるところ
の眼球の光学定数検出のフローチャート図、図８は一眼
レフカメラの前部外観図である。図８中、３１はモード
選択ボタン、３２は電子ダイヤル、３３はレリーズスイ
ッチである。図６，図７，図８をもとに眼球の光学定数
の検出方法を説明する。

【００５５】カメラの電源（不図示）を投入後（＃２０
０）、撮影者がモード選択ボタン３１を押しながら電子
ダイヤル３２で眼球の光学検出モードを選択すると（＃
２０１）視線演算処理装置９に記憶していた眼球の光学
定数が消去され（＃２０２）新たに撮影者の眼球の光学
定数の検出が開始される。

【００５６】又、カメラ制御装置１０９からの信号によ
り図５に示したファインダー系内中央に配された指標５
１が点滅を開始する（＃２０３）。撮影者が眼球の光学
定数検出用の指標が表示中であることを認識すると、そ
の指標５１を注視しながらレリーズスイッチ３３の前段
を動作させる（＃２０４）。レリーズスイッチ３３の信
号に基づいて視線演算処理装置９は視線検出用の赤外発
光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃを点灯し、該赤外発光ダ
イオードは撮影者の眼球を照明する（＃２０５）。ここ
で撮影者が指標５１を注視している際、眼球の光軸イは
視線検出光学系の光軸アに対して数度傾いている。

【００５７】この為、二つの角膜反射像を形成するそれ
ぞれの光束は角膜の光軸に対して対称でない領域で反射
した光束からなり、又２点の虹彩像を形成するそれぞれ
の光束は角膜の光軸に対して対称でない領域を透過した
光束からなっているが、各像を形成する二つの光束の非
対称性は小さいため像の位置ずれは小さく無視すること
ができる。

【００５８】更に撮影者が指標５１を注視しながらレリ
ーズスイッチ３３の前段を動作させたときの眼球像デー
タは視線演算処理装置９に入力され（＃２０６）該視線
演算処理装置９において眼球像データが有効であるかど
うかの判断が行なわれる（＃２０８）。又眼球像データ
が視線演算処理装置９に入力された時点でファインダー
系内の指標５１の点滅表示は終了し（＃２０７）、同時
に赤外発光ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃは消灯する。

【００５９】ところで現在のカメラにおいてはレリーズ
スイッチ３３の前段を動作させることにより通常撮影レ
ンズの自動焦点調節及び測光等の機能が働くが、眼球の
光学定数検出モードに設定されているときはこれらの機
能が働かないようにしていても構わない。

【００６０】視線演算処理装置９において前記眼球像デ
ータより角膜反射像あるいは虹彩像が検出できないと判
断されると再びファインダー系内の指標５１の点滅表示
が開始される（＃２０３）。

【００６１】一方、眼球像データより角膜反射像及び虹
彩像の特徴点が検出されると（＃２０９）、視線演算処
理装置９において撮影者の眼球の角膜半径ｒ及び視線検
出光学系の基準位置から観察者の眼球の角膜２１までの
距離Ｘｔが前記（１２），（１３）式に基づいて算出さ
れる（＃２１０）。

【００６２】又、視線演算処理装置９においては前記（
９）式より求められるθが正の値であるか負の値である
かより判別手段により撮影者が右眼でファインダー系を
のぞいているのか、左眼でファインダーをのぞいている
のかの判断を行っている。このとき前房深ｔには標準的
な値を代入している。

【００６３】更に視線演算処理装置９において撮影者の
ファインダー系を覗く眼が明らかになると二つの角膜反
射像を形成するそれぞれの光束が撮影者の眼球の角膜の
光軸に対して対称な領域で反射し、又瞳孔と虹彩の境界
にある２点の虹彩像を形成するそれぞれの光束が撮影者
の眼球の角膜の光軸に対して対称な領域で透過するよう
な指標が残りの二つの指標から選択される。

【００６４】例えば撮影者の眼が右眼であれば、図５に
示したファインダー系内の指標５２が選択されカメラ制
御装置１０９からの信号により該指標５２が点滅を開始
する（＃２１２）。撮影者がファインダー視野内に眼球
の光学定数検出用の指標が表示中であることを認識し、
その指標５２を注視しながらレリーズスイッチ３３の前
段を動作させる（＃２１３）。レリーズスイッチ３３の
信号に基づいて視線演算処理装置９は視線検出用の赤外
発光ダイオード５ａ，５ｂを点灯し、該赤外発光ダイオ
ードは撮影者の眼球を照明する（＃２１４）。

【００６５】このとき右眼でファインダー系を覗いてい
る撮影者は指標５２を注視するのに眼球をあまり回転す
る必要はなく二つの角膜反射像を形成するそれぞれの光
束は角膜の光軸に対してほぼ対称な領域で反射する。

【００６６】同様に瞳孔と虹彩の境界にある２点の虹彩
像を形成するそれぞれの光束は撮影者の眼球の角膜の光
軸に対して対称な領域で透過する。そのときの眼球像デ
ータは視線演算処理装置９に入力され（＃２１５）該視
線演算処理装置９において眼球像データが有効であるか
どうかの判断が行なわれる（＃２１７）。

【００６７】又、眼球像データが視線演算処理装置９に
入力された時点でファインダー系内の指標５２の点滅表
示は終了し（＃２１６）、同時に赤外発光ダイオード５
ａ，５ｂは消灯する。視線演算処理装置９において前記
眼球像データより角膜反射像あるいは虹彩像が検出でき
ないと判断されると再びファインダー系内の指標５２の
点滅表示が開始される（＃２１２）。

【００６８】一方、眼球像データより角膜反射像及び虹
彩像の特徴点が検出されると（＃２１８）、視線演算処
理装置９において前房深ｔと眼球の光軸と視軸との補正
角度δとが前記（１５），（１６）式により算出される
。

【００６９】算出された眼球の光学定数は視線演算処理
装置９に記憶される（＃２２０）。このとき眼球の光学
定数の検出を行なった撮影者のデータも視線演算処理装
置９に同時に記憶するようにすれば、使用するカメラに
対して一度眼球の光学定数の検出を行なえば以後行なわ
ないで済むことになる。

【００７０】眼球の光学定数が視線演算処理装置９に記
憶されると、眼球の光学定数の検出が終了したことを撮
影者に知らしめるためにファインダー内の指標５１及び
指標５２が所定の時間点滅した後（＃２２１）視線入力
モードに移行する（＃２２２）。視線入力モードでは、
先に算出された眼球の光学定数を用いることにより撮影
者の視線が精度よく検出され、撮影者の意図する情報、
例えば撮影者がピントを合わせて撮影したい被写体の位
置を該撮影者の視線に基づいてカメラに入力することが
可能となる。

【００７１】尚、判別手段により撮影者の眼が左眼であ
ると判別したときは図５に示したファインダー系内の指
標５３を選択し、カメラ制御装置１０９からの信号によ
り指標５３が点滅を開始する。その後の動作については
指標５２を点滅させたときと同様である。

【００７２】尚、本実施例においては光学装置としてカ
メラの例を示したが、顕微鏡等の観察装置に対しても本
発明は同様に適用することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く各要素を設定
することにより、二つの角膜反射像及び２点の虹彩像を
形成する光束が角膜の光軸に対してほぼ対称な領域で反
射及び透過した光からなるようにすることが可能となり
、眼球の大きさ等の個人差により生じる視線の個人差を
補正するための補正データを正確に検出して精度の高い
視線検出が可能な視線検出装置を有した光学装置を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに適用し
たときの要部概略図、（Ｂ）は図１（Ａ）の一部分の要
部斜視図。

【図２】　　図１（Ａ）の焦点検出装置の一部分の要部
斜視図。

【図３】　　（Ａ）は視線検出原理説明図、（Ｂ）は図
３（Ａ）のイメージセンサーからの出力強度の説明図。

【図４】　　イメージセンサー上の眼球像の説明図。

【図５】　　ファインダー視野図。

【図６】　　眼球の光学定数検出の流れ図。

【図７】　　眼球の光学定数検出の流れ図。

【図８】　　一眼レフカメラの前方斜視図。

【図９】　　（Ａ）は従来の視線検出光学系の概略図、
（Ｂ）は図９（Ａ）の光電素子列の出力強度の説明図。

【図１０】　　従来の視線検出装置を有した一眼レフカ
メラの要部概略図。

【符号の説明】

１　　　　接眼レンズ　　　　　　　　　　　　２　　
　　ハーフミラー３　　　　投光レンズ　　　　　　　
　　　　　４　　　　受光レンズ５　　　　赤外発光ダ
イオード　　　　１６　　イメージセンサー９　　　　
視線演算処理装置　　　　　　２１　　角膜２２　　強
膜　　　　　　　　　　　　　　　　　　２３　　虹彩
２４　　瞳孔　　　　　　　　　　　　　　　　　　３
１　　モード選択ボタン３２　　電子ダイヤル　　　　
　　　　　　３３　　レリーズスイッチ１０１　　撮影
レンズ　　　　　　　　　　１０２　　跳ね上げミラー
１０３　　表示素子　　　　　　　　　　　　１０４　
　ピント板１０５　　コンデンサーレンズ　　１０６　
　ペンタダハプリズム １０７　　サブミラー　　　　　　　　　　１０８　　
多点焦点検出装置 １０９　　カメラ制御装置 １１０　　視野マスク　　　　　　　　　　１１１　　
フィールドレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ファインダー系を覗く観察者の眼球の
   視線を検出する視線検出手段と、該視線検出手段で得ら
   れた視線を該ファインダー系内に表示した指標を用いて
   補正する視線補正手段とを有する視線検出装置を有した
   光学装置であって、該ファインダー系を覗く観察者の眼
   球が右眼であるか左眼であるかを判別手段で判別し、該
   判別手段からの信号に基づいて、該ファインダー系内に
   表示する複数の指標から所定の指標を選択手段で選択し
   、表示するようにしたことを特徴とする視線検出装置を
   有した光学装置。
2. 【請求項２】　　前記視線検出手段からの光束を観察者
   の眼球の角膜の光軸に対して略対称な領域で反射及び透
   過するように入射させて、２つの角膜反射像及び２点の
   虹彩像を形成し、これらの各像の所定面上における位置
   座標を検出することにより、眼球の大きさにより生じる
   視線の検出誤差を補正する補正データを得ていることを
   特徴とする請求項１の視線検出装置を有した光学装置。