JPH0694980A - 視線検出装置付きカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明では、眼の周囲の明るさを測定し、その明るさが
所定値以上の時は観察光軸（カメラのファインダー光
軸）に対して、所定の傾きを有する軸上に配置された視
線検出用光源を用いているので、網膜からの反射がほと
んど無く、瞳孔部が黒く見え、瞳孔部からの反射光によ
る光電変換素子の出力が虹彩部および白目部分からの反
射光による光電変換素子の出力より低くなり、瞳孔部と
虹彩部および白目部分とが明確に弁別され、視線方向の
算出が容易にしかも確実に行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影者の視線を検知し
て撮影対象となる被写体を検出する機能を備えた視線検
出装置付きカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影者の視線を検出する方法とし
て特開平２−５等で述べられているように、撮影者の目
をファインダー光軸上と等価な軸上に配置された照明手
段で照明し、その照明光による角膜での反射像（以後プ
ルキンエ１像と称する）位置と瞳孔の中心位置との相対
位置から撮影者の視線位置を検出するもの等が知られて
いる。また、ファインダー光軸に対して所定の傾きを有
する光軸上に配置された照明手段で照明し、その照明光
によるプルキンエ１像位置と瞳孔の中心位置との相対位
置から撮影者の視線位置を検出するものとして特開昭６
３−１９４２３７等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファイ
ンダー光軸上から照明してプルキンエ１像と瞳孔の像を
得る場合、眼の周囲が暗いときは網膜の反射により瞳孔
部と虹彩および白目の部分を弁別できるが、眼の周囲が
明るいときは瞳孔が縮んでしまい、網膜からの反射光を
ほとんど検出できず瞳孔部と虹彩および白目部分とが弁
別できなくなる。また、ファインダー光軸に対して所定
の傾きを有する光軸上から照明してプルキンエ１像と瞳
孔の像を得る場合、照明手段がファインダー光軸からず
れているため、網膜からの反射がほとんど無く瞳孔部が
黒く見える。そのため、眼の周囲の明るさが明るい場合
は、瞳孔部と虹彩および白目の部分を弁別できるが、眼
の周囲が暗いときは眼全体が暗くなるため、瞳孔部と虹
彩および白目部分とが弁別しにくくなるといった問題点
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の発明の
視線検出装置付きカメラは、撮影者の眼を照明する複数
の光源からなる照明手段３と、前記照明手段３により照
明される前記眼からの反射光を受光する受光手段５と、
撮影者の眼の周囲の明るさを測定するための測光手段６
と、前記複数の光源を切り換えるための光源切り換え手
段２と、前記照明手段３と前記受光手段５と前記測光手
段６と前記光源切り換え手段２の動作を制御するととも
に前記受光手段５からの出力に基づき視線方向を算出す
る制御手段１とを備えたものである。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の視線検出装
置付きカメラにおいて、前記複数の光源がカメラのファ
インダー光軸と等価な光軸上に配置された第１光源３０
３と、前記ファインダー光軸に対して所定の傾きを有す
る軸上に配置された第２光源３０４とから成るものであ
る。請求項３の発明は、請求項１の視線検出装置付きカ
メラにおいて、前記眼の周囲の明るさを測定するための
測光手段６はカメラの測光手段を兼用したものである。

【０００６】

【作用】本発明では、眼の周囲の明るさを測定し、その
明るさが所定値以上の時は観察光軸（カメラのファイン
ダー光軸）に対して、所定の傾きを有する軸上に配置さ
れた視線検出用光源を用いているので、網膜からの反射
がほとんど無く、瞳孔部が黒く見え、瞳孔部からの反射
光による光電変換素子の出力が虹彩部および白目部分か
らの反射光による光電変換素子の出力より低くなり、瞳
孔部と虹彩部および白目部分とが明確に弁別され、視線
方向の算出が容易にしかも確実に行えるようになる。ま
た、眼の周囲の明るさが所定値以下の時は、観察光軸
（カメラのファインダー光軸）と等価な軸上に配置され
た視線検出用光源を用いているので、網膜からの反射に
より瞳孔部が赤目状態となり、明るく見え、瞳孔部から
の反射光による光電変換素子の出力が虹彩部および白目
部分からの反射光による光電変換素子の出力より高くな
り、瞳孔部と虹彩部および白目部分とが明確に弁別され
視線方向の算出が容易にしかも確実に行えるようにな
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の第１実施例による視線検出装置の構成を示すブ
ロック図である。図２は、本発明の第１実施例による視
線検出装置付きカメラの光学系を含めた構成図である。

【０００８】図１、図２において、制御部１は、本実施
例の視線位置検出装置全体的な制御を行う制御部（ＣＰ
Ｕ）である。光源切換部２は、視線検出用に設けられた
撮影者の眼を照明するための２つの光源のうち少なくと
もどちらか一方を用いて視線検出を行うために光源を切
り換える光源切り換え部であり、測光部６の出力に基づ
いて制御部１によって切り換え制御が行われる。詳細は
後述する。

【０００９】照明部３は、視線検出用の照明部であり、
図２で示すように、光源２１２と光学系２１０とから構
成されており、光源２１２からの光は、光学系２１０を
通り接眼レンズ２０７内の光路分割部２０９で反射され
て、撮影者の眼に略平行光として照射される。光源２１
２は、視線検出用の光源であり、図３に示すように、第
１光源３０３と第２光源３０４の２つの光源を有する。
この光源は光源切り換え部２に接続されており、測光部
２１４の出力に基づいて制御部１によって第１光源３０
３と第２光源３０４の切り換え制御が行われるととも
に、制御部１によって点灯制御される。ここで光源２１
２は赤外発光ＬＥＤであり、光学系２１０を通り、接眼
レンズ２０７の中のハーフミラー２０９で撮影者の眼２
０８に向けて曲げられ、略平行光として眼２０８に照射
される。なお、ハーフミラー２０９には赤外光を反射す
るダイクロイックミラーが用いられている。光源２１２
の眼２０８での反射光は接眼レンズ２０７内のハーフミ
ラー２０９で光源２１２側へ曲げられ、光学系２１０を
通過し、更に光源２１２からの光と眼からの反射光とを
分離するハーフミラー２１１で曲げられ、光電変換素子
２１３に到達する。ここで光電変換素子２１３上には撮
影者の眼２０８の像が結像されている。光電変換素子２
１３は制御部１に接続されており、光電変換素子２１３
の出力信号が制御部１に送られる。

【００１０】測距部４は、図８に示すようにファインダ
ー８０１内の複数の測距エリアＡ１，Ａ２，Ａ３にて、
それぞれの測距エリアに対して測距が行なわれる。な
お、この実施例では離散的な測距エリアであるが、連続
的な測距エリアであっても良い。受光部５は、視線検出
用の受光部であり、図２における光学系２１０と光電変
換素子２１３から構成され（光学系２１０は照明部３の
構成に共用される）、光電変換素子２１３には一次元ま
たは二次元のＣＣＤの様な光電変換素子が用いられてい
る。受光部５から出力された信号は制御部１に送られ、
プルキンエ１像位置と瞳孔中心位置とが検出され、この
プルキンエ１像位置と瞳孔中心位置とに基づいて制御部
１で視線方向が演算される。

【００１１】測光部６は、撮影者の眼に照射してくる外
光の明るさを測定する。なお、本発明の実施例において
測光部６は、図２で示す視線検出装置付きカメラにおけ
る、カメラの測光部と兼用される。カメラの測光部は、
ファインダー２０６の接眼レンズ２０７側の面の上方に
配置され、撮影画面の測光を行う。この測光部は撮影画
面を複数に分割した測光領域を有し、ここで検出された
複数の測光信号と後述する視線信号とに基づいて制御部
１で露出信号が生成され、露光部８の駆動が制御され
る。そして、前述したように眼の周囲の明るさの測光に
も兼用され、その測光値は視線検出用光源の選択制御の
情報としても用いられる。

【００１２】レンズ駆動部７は、制御部１によって演算
された焦点整合用レンズの移動量に応じて撮影レンズ２
０１を駆動制御する。露光部８は、制御部１によって演
算された露出値に基づいて、シャッタースピードや絞り
値を制御する。半押しスイッチＳＷ１は、制御部１に接
続され、レリーズ釦の半押しでＯＮする。

【００１３】全押しスイッチＳＷ２は、制御部１に接続
され、レリーズ釦の全押しでＯＮする。表示部２１７
は、求められた視線位置に最も近い測距領域を選択表示
したり、測距，測光等の制御モードの表示を行う。図２
において、撮影レンズ２０１を通った被写体光は、メイ
ンミラー２０２でファインダースクリーン２０５側と測
距部４側に分割され、測距部４への光はサブミラー２０
３で更に光路を曲げられ、測距部４へ導かれる。

【００１４】一方、メインミラー２０２でファインダー
スクリーン２０５側に導かれた光はファインダースクリ
ーン２０５上で被写体像を結像する。この被写体像はフ
ァインダー２０６を通過して撮影者の眼２０８に導かれ
る。図３は、視線検出装置部分を詳細に説明するための
図である。図３において、第１光源３０３は、図２で示
した光源２１２を構成する光源の１つであり、撮影者の
観察光軸２１８（カメラのファインダー光軸と一致）と
等価な軸２１９上に配置されている。

【００１５】第２光源３０４は、図２で示した光源２１
２を構成する光源の１つであり、撮影者の観察光軸２１
８（カメラのファインダー光軸と一致）に対して所定の
傾きを有する軸３０１上に配置されている。光源切換部
２は、撮影者の眼を照明するための２つの光源３０３と
３０４のうち少なくともどちらか一方を用いて視線検出
を行うために光源を切り換えるものであり、図１に示し
た測光部６の出力に基づいて制御部１の制御信号によっ
て切り換え制御が行われる。

【００１６】制御部１によって点灯制御された第１光源
３０３あるいは第２光源３０４は赤外発光ＬＥＤであ
り、光学系２１０を通り、接眼レンズ２０７の中のハー
フミラー２０９で撮影者の眼２０８に向けて曲げられ、
略平行光として眼２０８に照射される。なお、ハーフミ
ラー２０９には赤外光を反射するダイクロイックミラー
が用いられている。

【００１７】第１光源３０３あるいは第２光源３０４の
眼２０８での反射光は接眼レンズ２０７内のハーフミラ
ー２０９で光源側へ曲げられ、光学系２１０を通過し、
更に光源からの光と眼からの反射光とを分離するハーフ
ミラー２１１で曲げられ、光電変換素子２１３に到達す
る。ここで光電変換素子２１３上には撮影者の眼２０８
の像が結像されている。光電変換素子２１３は制御部１
に接続されており、光電変換素子２１３の出力信号が図
示しないＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、制御部１
に光電変換素子２１３上に結像した眼の像の強度分布が
入力される。そして制御部１で光電変換素子２１３から
の信号を演算処理して視線方向が算出される。なお、本
実施例における接眼レンズ２０７では、その底面３０２
が光軸２１９に対して所定角度の傾きを有している。こ
れは第１光源３０３あるいは第２光源３０４の光が接眼
レンズ内に入りハーフミラー２０９で反射されるが、こ
こで反射せずに透過してしまった光が底面３０２で反射
し光電変換素子２１３へゴースト光として入射するのを
防止している。

【００１８】図４から図６は、眼２０８の像の光電変換
素子２１３による出力信号例を示しており、縦軸は光電
変換素子２１３の出力を、横軸は光電変換素子２１３上
の位置を示している。それぞれの図においてＰ１像と示
されているピーク出力は、公知技術に述べられているよ
うに眼２０８の角膜で反射された光で、プルキンエ１像
と呼ばれ（以後、Ｐ１像と称す）、光電変換素子２１３
上に輝点を結像する。Ｐ１像の両側は瞳孔部４１の反射
光による出力が得られ、瞳孔部４１の両側には虹彩部４
２および白目部分４３の反射光による出力が得られる。

【００１９】図４において、図４（ａ）および図４
（ｂ）は光軸３０１上に配置された第２光源３０４によ
るもので、図４（ｃ）は光軸２１８と等価な軸２１９上
に配置された第１光源３０３によるものである。ここ
で、第１光源３０３による光電変換素子２１３の出力信
号は、瞳孔部４１が網膜からの反射により赤目状態とな
り明るく反射して凸状に示されており、第２光源３０４
による光電変換素子２１３の出力信号は、網膜からの反
射がほとんど無く、瞳孔部４１が黒く見えるため虹彩部
４２および白目部分４３よりも出力が低く、凹状に示さ
れる。図５は、図４（ｃ）で示した、光軸２１８と等価
な軸上に配置された第１光源３０３による出力例であ
る。

【００２０】図５（ａ）は、眼の周囲の明るさが暗い場
合で、瞳孔部４１の赤目状態の反射光が比較的強く検出
されているときの光電変換素子２１３の出力例である。
この場合、Ｐ１像の出力と瞳孔部４１の出力と虹彩部４
２および白目部分４３の出力が明確に弁別でき、Ｐ１像
位置と瞳孔中心位置とから従来技術で述べられているよ
うに視線を検出し視線方向が求められる。なお、これら
の出力の弁別方法については従来行われている方法が適
用できるのでここではその説明を省略する。また、図中
Ｄで示したのは信号から得られる瞳孔部４１の大きさで
ある。眼の周囲の明るさが暗い場合は瞳孔径Ｄが大きい
ので網膜での反射による赤目状態が生じ易く瞳孔部４１
の出力が得易い。

【００２１】図５（ｂ）は、図５（ａ）の時に対して、
眼の周囲の明るさが明るい場合で、瞳孔径Ｄが小さく縮
んでいて瞳孔部４１の赤目状態の反射光がほとんど得ら
れず、虹彩部４２や白目部分４３の出力とほとんど弁別
できない状態である。このような出力状態の時は瞳孔中
心位置が特定できないので視線方向が算出できない。図
６は、図４（ａ）および図４（ｂ）で示した、光軸３０
１上に配置された第２光源３０４による出力例である。

【００２２】図６（ａ）は、眼の周囲の明るさが暗い場
合であり瞳孔径Ｄが大きく、しかも網膜での反射による
赤目状態が生じない、あるいは生じていても非常に弱い
ので凹状の出力が示される。しかし、眼の周囲が暗いた
め瞳孔部４１の凹状の出力と虹彩部４２および白目部分
４３の出力とがあまり明確に弁別できない。図６（ｂ）
は眼の周囲の明るさが明るい場合であり瞳孔が縮んでい
るため瞳孔径Ｄが小さく、凹部の範囲が図６（ａ）の場
合に比べて狭い。しかし、網膜での反射による赤目状態
が生じない、あるいは生じていても非常に弱く、しかも
眼の周囲の明るさが明るいので虹彩部４２および白目部
分４３の出力に対して瞳孔部４１の凹状の出力が明確に
得られる。したがって、視線方向の算出が容易に行え
る。図７は、上述した視線検知装置付きカメラによる撮
影時の電源ＯＮから露光動作（レリーズ動作）までの動
作を示すフローチャートであり、電源のＯＮによりフロ
ーが実行される。

【００２３】ＳＴＥＰ７０１：半押しスイッチＳＷ１が
ＯＮしているかどうかを判定し、ＯＮのときはＳＴＥＰ
７０２へ進み、ＯＮでないときはＳＴＥＰ７０１を繰り
返す。 ＳＴＥＰ７０２：ここでは測光部６により測光が行われ
る。その一例として、複数に分割された撮影画面のそれ
ぞれの領域についての測光が行われ、それぞれの測光値
は制御部１内の記憶部に記憶される。

【００２４】ＳＴＥＰ７０３：ここでは測距部４により
測距演算が行われる。その一例として、図８に示すよう
にファインダー８０１内のＡ１，Ａ２，Ａ３の測距エリ
アそれぞれに対する測距が行われ、それぞれの測距値は
制御部１内の記憶部に記憶される。 ＳＴＥＰ７０４：ここでは視線検出動作を行う視線検出
サブルーチンを行う。詳細は後述するが、この実施例で
は従来技術で述べたプルキンエ１像位置と瞳孔中心位置
とから視線方向を算出する。

【００２５】ＳＴＥＰ７０５：ここではＳＴＥＰ７０４
で算出された視線方向に基づき、ＳＴＥＰ７０２，ＳＴ
ＥＰ７０３で得た情報を用いて測光，測距の制御が行わ
れる。一例として、測距制御は、×印で示された視線位
置に対応する測距エリアＡ１の測距情報に基づいて演算
する。そして、測光制御は、×印で示された視線位置に
対応する領域を重心とする加重加算平均で演算を行う。

【００２６】ＳＴＥＰ７０６：ここではＳＴＥＰ７０５
で決定された測距情報に基づいて、撮影レンズ２０１の
駆動を行い、合焦させる。 ＳＴＥＰ７０７：全押しスイッチＳＷ２がＯＮしている
かどうかを判定し、ＯＮのときはＳＴＥＰ７０８に進
み、ＯＮでないときはＳＴＥＰ７０７を繰り返す。

【００２７】ＳＴＥＰ７０８：ここではＳＴＥＰ７０５
で決定された測光情報に基づいて、露光部８によりミラ
ーアップ、シャッター走行、ミラーダウン、フィルム給
送、シャッターチャージ等の一連の露光動作を行う。露
光動作が終了すると一連の動作を終了する。なお、ＳＴ
ＥＰ７０８が終了した後、ＳＴＥＰ７０１へ戻り電源が
ＯＦＦするまでこのルーチンを実行し続けても良い。 次に、視線検出のサブルーチンについて図９のフローチ
ャートで説明する。

【００２８】ＳＴＥＰ９０１：ここでは眼の周囲の明る
さが所定値以上であるかどうかを判定し、所定値以上で
あればＳＴＥＰ９０２へ進み、所定値以下であればＳＴ
ＥＰ９０３へ進む。明るさの測定は、本実施例ではカメ
ラの測光部２１４の出力を用いており、所定値として
は、例えば画面中央部の測光値がＥＶ８程度の明るさが
設定されている。なお、所定値の設定はこの例に限定さ
れるものではなく、いろいろな設定が可能なことは言う
までもない。

【００２９】ＳＴＥＰ９０２：ここではＳＴＥＰ９０１
で眼の周囲の明るさが所定値以上であったので、前述し
たように図６（ｂ）の様な光電変換素子２１３の出力信
号を得て、視線方向を容易に算出するために視線検出用
光源として第２光源３０４が選択され、視線検出が行わ
れ、ＳＴＥＰ９０４で視線方向が算出される。なお、光
源の選択は、測光部２１４の出力に基づいて制御部１が
光源切換部２を制御することで行われる。

【００３０】ＳＴＥＰ９０３：ここではＳＴＥＰ９０１
で眼の周囲の明るさが所定値以下であったので、前述し
たように図５（ａ）の様な光電変換素子２１３の出力信
号を得て、視線方向を容易に算出するために視線検出用
光源として第１光源３０３が選択され、視線検出が行わ
れ、ＳＴＥＰ９０４で視線方向が算出される。 ＳＴＥＰ９０４：ここではＳＴＥＰ９０２あるいはＳＴ
ＥＰ９０３で得られた光電変換素子２１３の出力信号か
らＰ１像位置Ｐと瞳孔中心位置ｄを検出し、これを用い
て制御部１で視線方向の算出が行われる。視線方向θの
算出は

【００３１】

【数１】θ＝ｓｉｎー1（（ｄ−Ｐ）／（Ａ−ρ）） で行われる。ただし、Ａ：眼球回転中心から瞳孔中心ま
での距離 ρ：眼球回転中心から角膜曲率中心までの距離 上式によって視線方向θが算出されて視線検出のサブル
ーチンが終了する。

【００３２】図１０は、視線検出のサブルーチンにおけ
る光源の選択の別の実施例を示したもので、ここでは光
源切り換え部２で第１光源と第２光源を選択切り換える
代わりに光源切り換え部２に光源移動部（モータを用い
たもの、切り換えレバーを用いたものなど光源を移動で
きるものであれば良い）を備えさせ（光源切り換え部２
に含まれる）、１個の光源を第１の光源位置と第２の光
源位置に移動させることによって検出光源を切り換える
ようにしたものである。したがって、フローの説明は省
略する。

【００３３】なお、本実施例では眼の周囲の明るさを測
定する測光部６とカメラの測光部とを兼用しているが、
カメラの測光部とは別に眼の周囲の明るさを測定する測
光部が設けられていても良いことは言うまでもない。こ
の場合、明るさが測定できればどのような測光部でも良
い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、眼の周
囲の明るさを測定し、その明るさが所定値以上の時は観
察光軸（カメラのファインダー光軸）に対して所定の傾
きを有する軸上に配置された視線検出用光源を用いてい
るので、網膜からの反射がほとんど無く瞳孔部が黒く見
え、瞳孔部からの反射光による光電変換素子の出力が虹
彩部および白目部分からの反射光による光電変換素子の
出力より低くなり、瞳孔部と虹彩部および白目部分とを
明確に弁別できるので視線方向の算出が容易にしかも確
実に行えるようになる。また、眼の周囲の明るさが所定
値以下の時は観察光軸（カメラのファインダー光軸）と
等価な軸上に配置された視線検出用光源を用いているの
で、網膜からの反射により瞳孔部が赤目状態となり明る
く見え、瞳孔部からの反射光による光電変換素子の出力
が虹彩部および白目部分からの反射光による光電変換素
子の出力より高くなり、瞳孔部と虹彩部および白目部分
とを明確に弁別できるので視線方向の算出が容易にしか
も確実に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による視線検出装置の実施
例を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例による視線検出装置付きカ
メラの構成を示す図である。

【図３】視線検出装置部の詳細を示す図である。

【図４】光電変換素子の出力例を示す図である。

【図５】光電変換素子の出力例を示す図である。

【図６】光電変換素子の出力例を示す図である。

【図７】図２の視線検出装置付きカメラのフローを示す
図である。

【図８】ファインダーのＡＦ領域を示す図である。

【図９】図７の視線検出のサブルーチンを示す図であ
る。

【図１０】図７の視線検出の別のサブルーチンを示す図
である。

【符号の説明】

１・・・制御部 ２・・・光源切換部 ３・・・照明部 ４・・・測距部 ５・・・受光部 ６・・・測光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/02 7139−2Ｋ 7316−2Ｋ Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影者の眼を照明する複数の光源からな
   る照明手段と、 前記照明手段により照明される前記眼からの反射光を受
   光する受光手段と、 撮影者の眼の周囲の明るさを測定するための測光手段
   と、 前記複数の光源を切り換えるための光源切り換え手段
   と、 前記照明手段と前記受光手段と前記測光手段と前記光源
   切り換え手段との動作を制御するとともに前記受光手段
   からの出力に基づき視線方向を算出する制御手段とを備
   えたことを特徴とする視線検出装置付きカメラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の視線検出装置付きカメラ
   において、 前記複数の光源は、カメラのファインダー光軸と等価な
   光軸上に配置された第１光源と、前記ファインダー光軸
   に対して所定の傾きを有する軸上に配置された第２光源
   とから成ることを特徴とする視線検出装置付きカメラ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の視線検出装置付きカメラ
   において、 前記眼の周囲の明るさを測定するための前記測光手段
   は、カメラの測光手段を兼用したことを特徴とする視線
   検出装置付きカメラ。