JPH0564061A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影者の視線（注視点位置）を撮影者自身に
伝えることができるビデオカメラを提供する。 【構成】 撮影画像等を電気的に表示するビューファイ
ンダ１０１を備えたビデオカメラであって、注視点位置
処理回路１０９等よりなる撮影者の注視点位置を検出す
る注視点検出手段と、前記注視点をファインダ画面１０
２に表示するビューファインダ映像処理表示回路１１０
とを有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は撮影画像を電気的に表
示する電子ビューファインダを備えたビデオカメラに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影画像を表示するビューファイ
ンダを備えるビデオカメラにおいて、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、前記ビューファ
インダを覗きながら機能入力（スイッチ）等の操作を行
わなければならなかった。

【０００３】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前記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。

【０００４】更に、近年ユーザー用途の多様化などでビ
デオカメラに付随する各種機能は増加する傾向にある。

【０００５】このような背景を鑑みれば、ビューファイ
ンダを覗いている撮影者の視線を検出し、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無く、容
易に機能入力を行うことが可能となる。

【０００６】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）を検出する装置は
既に提案されている。

【０００７】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。

【０００８】図９及び図１０は視線検出方法の原理説明
図で、図９は視線検出光学系の概略図、図１０は図９の
光電素子列６からの出力信号の強度図である。

【０００９】図９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。

【００１０】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。

【００１１】この時、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により集光され光電素子列６上の位置Ｚｄ’
に再結像する。

【００１２】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。

【００１３】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、虹彩２３の中心
位置ｃの座標Ｚｃは Ｚｃ＝（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表される。

【００１４】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。

【００１５】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９において、図９に示すごとく光電素
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。この時、（１）式
は、 β×ＯＣ×ｓｉｎθ＝（Ｚａ’＋Ｚｂ’）／２−Ｚｄ’ ・・・（２） と書き換えられる。

【００１６】但し、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、通常略一定の値となってい
る。

【００１７】以上、説明したような視線（視軸）検出装
置をビデオカメラに応用すれば、操作性を向上させた使
い勝手の良いビデオカメラを実現できる。

【００１８】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、撮影者の
視線情報をビデオカメラの制御に利用する場合、ビュー
ファインダを覗いている撮影者の視線（注視点）情報を
撮影者自身が認識していないと、例えば撮影者の注視点
情報を基にビデオカメラのＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ，ＡＳな
どの制御を行う時に、所望の被写体に対して正常に注視
点を検出して、上述の如き制御が正常に行われているの
か否かの判断ができない。

【００１９】そのため、所望の主被写体への注視が行わ
れておらず、適切な撮影が行えていない場合が発生する
という問題が生じる。

【００２０】本願発明は斯かる背景下に於て、視線検出
手段により検出された撮影者の視線（注視点）を撮影者
自身で確認でき、適切な撮影を可能としたビデオカメラ
を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願発明に係るビデオカ
メラは、撮影画像等を電気的に表示するビューファイン
ダを備えたビデオカメラであって、撮影者の注視点を検
出する注視点検出手段と、前記注視点検出手段によって
検出された注視点を前記ビューファインダに表示する表
示手段とを有することを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】本願発明のビデオカメラによれば、注視点検出
手段により検出された注視点情報をモニタ用のビューフ
ァインダに表示させることにより、撮影者はビデオカメ
ラが正常に注視点を検出しているのを即座に確認しなが
ら撮影を行うことを可能とする。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００２４】図１は本実施例にかかるビデオカメラ、ビ
デオレンズ、及び視線検出機構を組み込んだ電子ビュー
ファインダユニット等からなるカメラ一体型ＶＴＲのブ
ロック図である。

【００２５】図１において、１は接眼レンズで、その内
側には可視光透過・赤外光反射のダイクロイックミラー
２が斜設されており、光路分割器を兼ねている。

【００２６】４は受光レンズ、５は照明手段であり、例
えば後述する各位置に配設された３個の各赤外発光ダイ
オード５ａ，５ｃ，不図示の５ｂより成る。

【００２７】６は光電素子列、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。前記光電素子
列６は通常、図面垂直方向に一次元的に複数の光電素子
が並んだデバイスを使うが、必要に応じて２次元に光電
素子が並設されたデバイスを使用する。

【００２８】これらの各構成要素１，２，４，５，６よ
り眼球２０１の視線検出系を構成している。

【００２９】１０１はモニタ兼用の電子ビューファイン
ダ（ＥＶＦ）、１０２はファインダ画面である。

【００３０】本実施例では、ファインダ画面１０２に映
し出される映像は、接眼レンズ１を介してアイポイント
Ｅに導かれる。

【００３１】本実施例にかかる視線検出手段は、各構成
要素１，２，４，５，６で表された部材より構成された
前記視線検出系と、演算手段である注視点位置処理回路
１０９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。

【００３２】前記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。

【００３３】また、眼球２０１で反射した赤外光は、ダ
イクロックミラー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。

【００３４】また、前記注視点位置処理回路１０９はマ
イクロコンピュータのソフトウエアで実行される。

【００３５】１１０はビューファインダ映像処理表示回
路、１３０はビデオレンズ、１３１はＡＦ，ＡＥ，ＡＷ
Ｂ等の制御回路を含むビデオレンズ駆動回路、１３２は
ビデオ映像信号処理回路、１３３はビデオ映像記録再生
回路、１４０はビデオレコーダである。

【００３６】１２０はシャッタースピードやズーム等の
変換を行うための撮影モード機能入力回路で、スイッチ
１２２が具備されている。

【００３７】ここで、本願発明の実施例である撮影者の
視線位置（注視点）検出方法を詳細に、図２〜図５を用
いて説明する。

【００３８】図２に、図１の視線検出系の要部斜視図、
また図３（Ａ）、（Ｂ）に、視線検出系の光学原理図を
示す。

【００３９】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５
ｂ，５ｃで縦位置の検出を行っている。

【００４０】尚、図２及び図３にはカメラの姿勢検知手
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。

【００４１】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）及びこの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。

【００４２】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。

【００４３】この時、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。

【００４４】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。

【００４５】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、不図示の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
は不図示）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。

【００４６】図４（Ａ）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、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。この時光電素子列Ｙｐ’より得られる出力信号を図
４（Ｂ）に示す。

【００４７】次に、本実施例における視線検出動作を図
５のシーケンスフローチャートを用いて説明する。

【００４８】まず、ステップＳ１では注視点位置処理回
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。

【００４９】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。

【００５０】次にステップＳ２では、角膜反射像ｅ’，
ｄ’の列方向の発生位置Ｚｄ’，Ｚｅ’を検出する。

【００５１】ステップＳ３では、この角膜反射像の間隔
｜Ｚｄ’−Ｚｅ’｜より光学系の結像倍率βを求める。

【００５２】更に次のステップＳ４で、この光電素子列
（ライン）Ｙｐ’上に虹彩２３と瞳孔２４との境界点Ｚ
２ａ’，Ｚ２ｂ’を検出し、ステップＳ５でこの光電素
子列Ｙｐ’上の瞳孔長｜Ｚ２ａ’−Ｚ２ｂ’｜を算出す
る。

【００５３】次にステップＳ６に進み、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Ｙ
ｐ’は瞳孔中心Ｃ’の存在する光電素子列ＹＯ’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及び瞳孔長の
値より算出される。この時、上記光電素子列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。

【００５４】同様に、ステップＳ７で光電素子列Ｙ１’
上の虹彩２３と瞳孔２４との境界点Ｚ１ａ’，Ｚ１ｂ’
が検出されると、これら境界点（Ｚ１ａ’，Ｙ１’），
（Ｚ１ｂ’，Ｙ１’）及び前記境界点（Ｚ２ａ’，Ｙ
２’），（Ｚ２ｂ’，Ｙ２’）のうち少なくとも３点を
用いて瞳孔の中心位置Ｃ’（Ｚｃ’，Ｙｃ’）が求めら
れる。

【００５５】更にステップＳ８では眼球光軸の回転角を
算出する。つまり前記角膜反射像の位置（Ｚｄ’，Ｙ
ｐ’），（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、 β×ＯＣ×ｓｉｎθｚ≒Ｚｃ’−（Ｚｄ’＋Ｚｅ’）／２ ・・・（３） β×ＯＣ×ｓｉｎθｙ≒Ｙｃ’−Ｙｐ’＋δＹ’ ・・・（４） を満足する。

【００５６】ただし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。

【００５７】更に、ステップＳ９では注視点位置処理回
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ビューファインダ
１０１を覗いている観察者の目が右目か左目かを判別す
る。

【００５８】更にステップＳ１０で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。また注視点検出回路においては、
ステップＳ１１でファインダ光学系の光学定数に基づい
て注視点を算出する。

【００５９】以上のような構成及び視線検出系を備える
ビデオカメラのビューファインダ画面の表示例を図１及
び図６を用いて説明する。

【００６０】まず単に撮影者の視線（注視点）をビュー
ファインダの表示画面に表示する時は、視線検出手段に
より検出された注視点情報が注視点位置処理回路１０９
より出力され、ビューファインダ映像処理表示回路１１
０に入力される。

【００６１】一方、ビデオレンズ１３０で撮影された画
像は電気信号としてビデオ映像信号処理回路１３２を介
して、ビューファインダ映像処理表示回路１１０に入力
される。

【００６２】ビューファインダ映像処理表示回路１１０
は入力された注視点情報と撮影画像とをミックスさせた
後、ファインダ画面１０２に表示する。図６にその表示
例を示す。

【００６３】図６では電子ビューファインダ１０１を覗
いている撮影者の注視点を、図に示すような視点カーソ
ルｐ１で撮影画面と共に映し出している。

【００６４】例えば、撮影者の視線が図６中のａからｂ
へ移動すると、視点カーソルｐ１も図６（Ａ）から
（Ｂ）に示すように移動する。

【００６５】次に前述した視線表示をＡＦ、ＡＥ及びＡ
ＷＢなどの制御に利用した例を図１及び図７を用いて説
明する。

【００６６】注視点位置処理回路１０９より出力される
注視点情報は、ビューファインダ映像処理表示回路１１
０に入力されると共にビデオレンズ駆動回路１３１にも
入力される。

【００６７】前記ビデオレンズ駆動回路１３１では、入
力された注視点情報の近傍部分をＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ等
を行うエリアとして処理する。

【００６８】ＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ等を行うエリアは、上
述と同様に撮影画像と共にファインダ画面１０２に表示
される。その表示例を図７に示す。

【００６９】図７では電子ビューファインダ１０１を覗
いている撮影者の注視点を図に示すような視点カーソル
ｐ２（四角いワク）で撮影画面と共に映し出されてい
る。前記ワク部分がＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢ等を行う測距枠
となる。

【００７０】例えば、撮影者の視線が図７中のａからｂ
へ移動すると、視点カーソルｐ２も図７（Ａ）から
（Ｂ）に示すように移動する。

【００７１】尚、前記測距枠は四角に限るものではない
丸い形や、その他任意の形状でもよい。

【００７２】次に前述した視線表示を撮影モード入力に
利用した例を図１及び図８を用いて説明する。

【００７３】ここではシャッタースピード変更について
述べる。

【００７４】注視点位置検出回路１０９より出力される
注視点情報は、ビューファインダ映像処理表示回路１１
０に入力されると共に撮影モード機能入力回路１２０に
も入力される。

【００７５】ビューファインダ映像処理表示回路１１０
はファインダ画面１０２上に撮影画像と共に撮影者の注
視点を図８中に示す視点カーソルｐ３で表示する。

【００７６】シャッタースピードの変更を行う場合はフ
ァインダ画面１０２上のシャッタースピード表示位置に
視線を向け、視点カーソルｐ３をシャッタースピード表
示位置に移動する（図８（Ａ）参照）。

【００７７】この時、スイッチ１２１を操作することに
よりシャッタースピードが順次変更される（図８（Ｂ）
参照）。その変更情報は機能入力回路１２０よりビデオ
レンズ駆動回路１３１に入力され、シャッタースピード
が制御される。

【００７８】尚、視線による撮影モード入力はシャッタ
ースピードだけに限るものではない。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、上記発明によれば
注視点検出手段により検出された注視点情報をモニター
用のビューファインダに表示させることにより、撮影者
はビデオカメラが被写体に対して正常に注視点を検出し
ているのを即座に確認しながら適切な撮影を行うことが
可能となる。

【００８０】例えば、撮影者の視線によるＡＦ，ＡＥ，
ＡＷＢ等を行う場合、撮影者は自分自身の注視点が正常
に検出されているかどうか確認しながら撮影できるの
で、誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るカメラ一体型ＶＴＲのブロック
図である。

【図２】図１の視線検出系の要部斜視図である。

【図３】図２の光学原理図である。

【図４】本実施例に係る光電素子列上の反射象を説明す
る図である。

【図５】本実施例に係る視線検出方法のシーケンスフロ
ーチャートである。

【図６】本実施例に係るビューファインダ画面の表示例
を説明する図である。

【図７】本実施例に係るビューファインダ画面の表示例
を説明する図である。

【図８】本実施例に係るビューファインダ画面の表示例
を説明する図である。

【図９】視線検出光学系の概略図である。

【図１０】図９の光電素子列からの出力信号の強度図で
ある。

【符号の説明】

２ ダイクロイックミラー ４ 受光レンズ ５ 照明手段 ６ 光電素子列 １０１ 電子ビューファインダ １０２ ファインダ画面 １０９ 注視点位置処理回路 １１０ ビューファインダ映像処理表示回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影画像等を電気的に表示するビューフ
   ァインダを備えたビデオカメラであって、 撮影者の注視点を検出する注視点検出手段と、 前記注視点検出手段によって検出された注視点情報を前
   記ビューファインダに表示する表示手段とを有すること
   を特徴とするビデオカメラ。
2. 【請求項２】 前記表示手段は前記注視点情報を撮影画
   像に重ね合わせてビューファインダに表示することを特
   徴とする請求項１のビデオカメラ。