JPH07148115A

JPH07148115A - 視線検出装置

Info

Publication number: JPH07148115A
Application number: JP6148840A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki; 謙二鈴木; Akira Ishizaki; 明石崎; Keiji Otaka; 圭史大高; Yasuo Suda; 康夫須田; Hidehiko Fukahori; 英彦深堀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で確実な視線検出が可能になる視線検出
装置を提供するものである。【構成】本発明は観察者の眼を照明する照明手段と、
照明手段によって観察者眼で生じる反射像を光学的に縮
小する縮小光学系と、縮小光学系から射出する該反射像
の光束を受光する２次元像センサとを有し、２次元像セ
ンサは第１の方向の複数の画素のピッチと第２の方向の
複数の画素のピッチを略同一に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２次元像センサを用いて
正確に観察者の視線を検出できる視線検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の視線検出装置は特開昭６１−１７
２５５２号公報に開示されているように、複数の１次元
撮像素子を使用し、観察者の眼球像を受光して演算する
ことで観察者の視線位置を検出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のように１次元の撮像素子を複数用いた場合には検出範
囲が限られるだけでなく、観察者眼からの光束をそれぞ
れの撮像素子に対して分離しなければならず、観察者眼
からの光束はこの分離によって著しく減衰してしまうの
で視線検出装置の高精度化を妨げている。

【０００４】また、撮像素子を複数設けなくてはいけな
いので視線検出装置が大型化するだけでなく、撮像素子
から出力される信号を処理する処理回路までも複数必要
とするため視線検出装置の小型化を望めない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題に鑑み、
本発明は観察者の眼を照明する照明手段と、照明手段に
よって観察者眼で生じる反射像を光学的に縮小する縮小
光学系と、縮小光学系から射出する該反射像の光束を受
光する２次元像センサとを有し、２次元像センサは第１
の方向の複数の画素のピッチと第２の方向の複数の画素
のピッチを略同一に設定することによって、小型で確実
な視線検出が可能になる視線検出装置を提供するもので
ある。

【０００６】

【実施例】以下、図面を使って本発明の実施例を説明す
るものとし、図１は例えば一眼レフレックスカメラに本
発明を適用した第１の実施例を示している。尚、本発明
は一眼レフレックスカメラの他にも適用可能である。

【０００７】図１で、１は対物レンズで、便宜上、１枚
レンズで示したが、実際は多数枚のレンズから構成され
ていることは周知の通りである。２は主ミラーで観察状
態と撮影状態に応じて撮影光路へ斜設されあるいは退去
される。３はサブミラーで、主ミラー２を透過した光束
を図示しないカメラ・ボディの下方へ向けて反射させ
る。４ａはシャッター、４ｂは対物レンズ１内に配され
た絞り、４ｃはフォーカシングのために対物レンズ１を
光軸方向へ移動させる駆動機構である。

【０００８】５は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣ
ＣＤやＭＯＳ型等の固体撮像素子あるいはビテイコン等
の撮像管である。

【０００９】６ａは焦点検出装置で、例えば図２（ａ）
に描く様に、フイールドレンズ２０、多孔視野マスク２
１、正レンズを２枚並設した２次結像レンズ２２、そし
て光電素子列の対が複数配列された受光デバイスが配さ
れる。図１ではフイールドレンズはサブミラー３に近
い、対物レンズ１の予定結像面位置に設けられている。
まず多孔視野マスク２１のスリット２１ａ、２１ｂ、２
１ｃは夫々測距視野を決定する。２次結像レンズ２２
は、例えばスリット２１ａで画定された被写界像の一部
を略光電素子列の対２３ａと２３ｂ上に再結像する。ま
たスリット２１ｂあるいはスリット２１ｃで画定された
部分は略光電素子列の対２３ｃと２３ｄ又は２３ｅと２
１ｆ上に再結像される。光電素子列の各対の受光情報は
電気信号として読み出され、相関演算が施されて、各ス
リットで決定された測距視野内の被写体に対する対物レ
ンズの焦点調節状態を表わす値が算出される。尚、焦点
検出装置としては図２０の構成を採用することもでき、
あるいは特願昭６１−１６０８２４号に開示されている
様な方法を利用し、通常より長い光電素子列の対を用い
てこれら光電素子列を電気的に分割し、対応する分割領
域同志に相当する信号を使って相関演算を施すものであ
っても良い。

【００１０】以上により６ａの焦点検出装置は撮影視野
の複数の位置に対して焦点検出が可能となる。

【００１１】次に６ｂは露出値検出ユニットで、結像レ
ンズと分割測光が可能な受光器を具える。結像レンズは
ペンタ・ダハプリズム８内の光路を介して対物レンズ１
の予定結像面に配されたピント板７と受光器を共後に関
係付けている。受光器の受光面は例えば図３の様に分割
されており、各分割された領域ごとに測光できるものと
する。受光器の出力はマイクロプロセッサｍｐに入力さ
れて、複数個の中心点を中心として測光感度分布を持つ
様に重み付けを変更できるものとする。

【００１２】次にファインダー光路変更用のペンタ・ダ
ハプリズム８の射出面後方には接眼レンズ９が配され、
観察者眼１５によるピント板７の観察に使用される。１
０は光分割器で、可視光を透過せしめて赤外光を反射す
るダイクロイックミラーを使用し、ここでは接眼レンズ
９中に設けられる。１１は集光レンズ、１２はハーフミ
ラーの様な光分割器、１３はＬＥＤの様な照明光源で、
好ましくは赤外光（および近赤外光）を発光する。赤外
照明光源１３を発した光束は集光レンズ１１および説版
レンズ９の後面（観察者側面）のパワーで例えば平行光
としてファインダー光路に沿って射出する。１４は光電
変換器で、詳しい構成は後述するが、観察者が接眼レン
ズ９を適正に覗いた時に接眼レンズ９の後面と集光レン
ズ１１に関して観察者眼の前眼部、詳しくは瞳孔近傍と
共後に配置する。即ち、ファインダー光学系８、９のア
ポイント近傍と光電変換器１４を共役に配置するのが一
法であって、結像倍率は１以下が好ましい。

【００１３】以上の構成で、対物レンズ１を通過した結
像光束は部分透過、主ミラー２に於て、ファインダー光
束と焦点検出光束とに分割される。焦点検出光束は、主
ミラー２を透過した後、サブミラー３により反射され、
焦点検出装置６に入射する。焦点検出装置６はたとえば
図２（ｂ）に示すピント板７の撮影画面で云えば横方向
に３点の焦点検出点１９Ｌ、１９Ｃ、１９Ｒを持つ。撮
影時には主ミラー２は上へはね上げられサブミラー３
は、主ミラー上に積層して折りたたまれ、シャッター羽
根４が開閉されることによりフィルム５が所定時間露光
する。

【００１４】一方、ファインダー光束はピント板７を経
て、ペンタ・ダハプリズム８に入射する。但しピント板
と一体あるいは別体のフレネルレンズ等が８の近傍に配
設されていることもある。光束は視度調節接眼レンズ９
によりピント板７上の被写体像を、拡大投影しつつ観察
者眼１５に入射する。

【００１５】人眼の構造は、角膜面１６ａ、角膜後面１
６ｂ、水晶体前面１８ａ、水晶体後面１８ｂを接合面も
しくは界面とした接合レンズと見ることができ、虹彩１
７は、水晶体前面付近にある。図４に人眼の標準的形状
と、各部の屈折率を図示した。またこれを模型眼とした
一例が図５である。尚、視軸の方向と注視点の方向とは
若干異なるのが普通である。これは最初に補正値を入力
しておけば済むことなので、以下便宜上、視軸の方向を
視線の方向として記述する。

【００１６】視線検出系の光路は次の通りである。赤外
照明源１３を発した照明光はハーフミラー１２を経て、
レンズ１１によりある程度コリメートされ、ミラー１０
で反射を受けてファインダー光路に入射する。光分割器
１０は被写体から来る可視域のファインダー光を透過
し、赤外領域の照明光は反射するダイクロイックミラー
であることが、ファインダーの明るさの点からも視線検
出系の照明効率の点からも望ましい。ただし十分輝度の
高い赤外光源を用いるならば、照明効率が低下すること
を見込んで設計し、ＮＤハーフミラーで代用することは
可能である。ファインダー光路に導入された赤外照明光
は接眼レンズ９の後面を通過して観察者眼球を照明す
る。観察者眼の位置が変動しても、照明条件が維持され
る様、照明光は眼球入射時において略平行光束するのが
一法である。これは先のレンズ１１のパワーと、接眼レ
ンズ９の後面のパワーの全体で実現される様、各部のパ
ワー配置を調整することで実現できる。人眼の各界面に
おける屈折率変化は、図４に示した通りであるので照明
先は屈折率変化の大小に応じ角膜前面、水晶体前面およ
び後面、角膜後面の順の強さで反射される。また平行光
束を入射したときの各界面の反射像の位置は、眼球前方
から見ると図５の様になることが近軸追跡の結果理解さ
れる。これらの像はプルキンエ像と称され、角膜前面か
ら順に番号を付してプルキンエ第１像、第２像等とい
う。図５から明らかな様に第３像を除き、３個のプルキ
ンエ像は、第３面、即ち水晶体前面の直後に集中してお
り、また先の屈折率変化の考察から第１像、第４像、第
２像の順に強い反射像である。これらの像を形成する照
明光は赤外波長域であるため、眼には感じることがな
く、ファインダー像観察に支障は生じない。このために
は照明光波長は７００ｎｍより長いことが望ましく、更
に７５０ｎｍ以上あれば個人差の別なく人眼は感知しな
い。

【００１７】観察者眼による反射光は逆の経路をたど
り、ミラー１０、レンズ１１を経てハーフミラー１２に
より反射され光電変換器１４にて受光される。反射光が
ファインダー光路から分離され、光電変換器に受光され
るまでの光路中に可視カット、赤外透過フィルターが挿
入されていることが望ましい。ファインダー像可視光に
よる角膜反射光をカットし、光信号として意味のある赤
外照明光の反射のみを光電変換するためである。光電面
はレンズ１１と接眼レンズ９後面の全パワーで、観察者
眼の水晶体前面付近すなわち瞳孔付近が結像される様な
位置に置かれている。これにより、プルキンエの第１、
第２、第４像が結像された状態で受光され、反射光量と
しては必ずしも弱くない、第３像はデフォーカスして光
が拡散しているため、あまり光電変換信号に寄与しな
い。

【００１８】本実施例視線検出装置の部分の動作原理を
以下に説明する。図１の装置で、赤外照明光源１３を点
光源とし、ピント板７上、画面中央の位置、すなわち図
２（ｂ）の１９ｃの位置と光学的に等価な地点から発光
するように照明点光源１３の位置を調整しておく、この
場合観察眼球の光軸が、画面中央を通るならば眼球光軸
の延長線上に照明光源があるわけであるから、既に図３
に示した様に、各プルキンエ像は眼球光軸上に一直線に
点像となって並ぶ。眼球瞳孔付近を前方から見た様子は
図６（ａ）の様になる。図６で４１は虹彩、４２は瞳
孔、４３は重なったプルキンエ像である。明るく照明さ
れた虹彩は環状に観察され、暗い円形の瞳孔４２の中央
に各面のプルキンエ像が重なった明るいスポットが一点
観察される。一方、眼球が回転しており左右どちらか片
寄った方向に視軸が向いていると、照明光は眼球光軸と
斜めに入射するので、各プルキンエ像は瞳孔中心から偏
心した位置に移動し、かつ移動の方向、量が反射面ごと
に異なるので複数個のプルキンエ像４３、４４等が前方
から見て認められる。図６（ｂ）がこの状態に対応す
る。観察者眼の光軸が画面中央からさらに離れた位置を
見れば、同図６（ｃ）の様に、その傾向は一層強まり、
また観察者眼が逆方向を見ればプルキンエ像の移動方向
も反転する。これらの動きをまとめて図７にグラフ化し
た。観察者眼の回転角に対し、瞳孔付近で強い反射像と
なる第１、第４プルキンエ像の移動量を示してある。こ
れらプルキンエ像の動きを光電的にとらえれば、視線の
方向を検出することができる。

【００１９】上記の視線検出方法に於けるポイントは眼
球の平行移動への対処である。一般にカメラのファイン
ダー系は観察者の瞳孔が接眼レンズ開口位置に対し一定
の許容領域内に存在すれば画面全体を見渡せる様に設計
される。実際、この許容範囲が狭いと、カメラと瞳孔の
位置関係を正確に保持しなくてはならず極めて使い難い
カメラになることが知られている。しかし視線検出装置
を基準にして見ると、この許容範囲内で瞳孔の位置、従
ってプルキンエ像の位置が変動しうることを意味してお
り、これを補償する必要がある。その方法は、ひと通り
ではないが、光学的な見地から実現しやすいものとし
て、以下の手法が考えられる。

【００２０】瞳孔中心の位置を常時検出し、瞳孔中心
に対するプルキンエ像の相対変位を視線検出量に変換す
る。この方法は、最も直接的でやりやすいが、瞳孔の縁
（つまり虹彩との境界）を確実に把えなくてはならない
ので、光電変換素子の見る範囲は広く必要となる。

【００２１】２個以上のプルキンエ像の相対的変位を
計測する。この場合対象としては第１像と第４像の組み
合わせが検出しやすい。像の形成位置が近く同一像面で
計測出来るし、比較的反射像が強いからである。

【００２２】いづれの手法を用いるにしても、観察者が
ピント板上で見る位置を変更することに要する眼球回転
量は高々±１０°〜１５°程度であり、これによるプル
キンエ像の変位は高々±１ｍｍ内外であるのに対し、眼
球とカメラとの相対的平行移動量はその数倍の大きさで
許容されるので、単純な差動センサーでは視線の動きは
追えない場合がある。これに対し各数個の光電素子を集
積して成る光電素子列により、観察者眼の瞳孔付近に於
ける光量分布を測定し、数値的に解析することで眼球の
位置や瞳孔径に影響されない優れた視線検出装置が構成
される。

【００２３】図１に示した用途では横方向の視線移動の
み検出すれば良いので、一次元の光電素子列を用いた単
純な構成を以下に示す。図８はその方法を説明するため
のもので、縦方向の検出能力を無視した結果、図８の様
な縦長形状の即ち縦幅が横幅の数倍以上の光電素子を配
列したものとなり、眼球の縦方向の平行移動もしくは回
転に対し、ほとんど不感となる。但し、光電素子の列の
前に円柱レンズを接着して類似の効果を得ることもでき
る。

【００２４】図８に於て、瞳孔６１内にて光るプルキン
エの第１像６２と、プルキンエ第４像６３を一次元の光
電素子列６４（光電変換器１４）で受光すると図８
（ｂ）の様な光電出力が得られる。両側の高い出力値は
虹彩を表現するものである。暗い瞳孔部の中にはプルキ
ンエ第１像、第４像に各々対応した信号６５、６６が得
られる。

【００２５】瞳孔中心はエッジ部６７、６８の位置情報
から得られる。最も簡単にはエッジ部に於て、虹彩部平
均の半値に近い出力を生ずる画素番号をｉ₁ 、ｉ₂ とす
る瞳孔中心の位置座標はｉ₀ ＝（ｉ₁ ＋ｉ₂ ）／２で与えられる。プルキンエ第１像の位置は、瞳孔暗部に
於て局部的に現われる最大のピークから求められるの
で、この位置と先の瞳孔中心との相対位置関係により、
眼球の回転状況、従って、視線の方向を図７のグラフの
関係から知ることが出来る。この場合、図７の解釈は瞳
孔中心がプルキンエ像移動量の原点をなるものと考えれ
ば良い。原点をカメラに固定したものと考えるとほとん
ど眼球の平行移動しか求められない。プルキンエ第４像
は瞳孔暗部の第２のピークとして求められ、この位置と
先の第１像の位置を用いて演算しても良い。このときは
瞳孔中心の位置は必ずしも知る必要はない。ただし、プ
ルキンエ第１像と第４像とは強度が１０倍以上に異なる
ので比較的ダイナミックレンジの高い光電素子列を要す
る。

【００２６】図８により明らかな様に素子の配列方向と
直交する方向には不感であるが、あまり配列方向と直交
する方向に縦長の光電素子で構成すると瞳の位置によっ
ては上下方向で虹彩を拾ってしまうので、縦長にするに
は限界がある。従って縦長を比較的おさえた素子から成
る光電素子列を数個上下方向に併設して置き、最も適当
な出力を得られた配列のみにより視線検出すると、上下
方向に不感であり、かつ、良好なプルキンエ像信号が常
時得られる検出装置となる。また、上記、一次元方向の
みの検出では照明光源を点光源でなく、スリット状とす
ると更に良好な信号が得られる。この場合にはＬＥＤで
線光源を構成しても良いし、スリットの背後に赤外透過
可視遮断フィルターと白色光源を順置しても良い。

【００２７】以上説明した方法を図１光電変換器１４の
出力が入力されたマイクロプロセッサｍｐで実行し、観
察者の視線方向に対応する測距位置での焦点検出値を焦
点検出装置６ａの出力からマイクロプロセッサｍｐで算
出し、算出値に従って駆動機構４ｃを駆動して対物レン
ズ１をフォーカシングすることができる。

【００２８】この様に、得られた視線方向により、自動
焦点検出の測距点を切り替える本発明に係る視線制御さ
れたカメラが得られる。視線の位置は連続的に求められ
るので、制御対象が図２（ｂ）の様な３点に限定されな
いことはもちろんである。

【００２９】また、露出検出ユニット６ｂの出力をマイ
クロプロセッサｍｐで信号処理し、観察者の視線方向に
応じた位置に重点を置く露出条件を決定し、レリーズ操
作に同期してシャッタ４ａと絞４ｂの一方又は両方を設
定することができる。

【００３０】そして、カメラを制御する際、自動焦点検
出と自動露出制御の双方で複数点測定が可能な場合でも
観察者の意図に応じて一方のみを使用したり、両方同時
に使用することができるものとする。また焦点検出と露
出制御のほかに、ファインダー視野中にシャッター優
先、絞り優先、プログラム撮影等のモード表示を位置を
変えて表示し、例えばレリーズ操作の第１段押し込みの
時に確認したモード表示に応じて撮影を行うこともでき
る。

【００３１】以上の視線検出は一次元方向のみについて
述べたが、一方向のみでなく、直交する２方向の視野の
動きを検出するには、正方形に使い画素を２次元に配列
した光電素子列を用いれば良い。プルキンエ第１像を含
む様な一次元配列を縦横各々について、選び出せば瞳孔
中心を基準とした方法により、直交する２方向での視線
位置が求められる。すなわち図９の様に、観察者眼、瞳
孔付近の光像が二次元配列された光電素子列上に結像さ
れており、図９中の７１、７２の縦横配列の信号を用い
れば良い。光電素子列としては既知のＣＣＤ撮像素子
や、ＭＯＳ型撮像素子が使用でき、またプルキンエ第１
像の位置を交点として縦横に演算対象とすべき配列を選
択することはマイクロプロセッサにより容易に実現でき
る。

【００３２】本発明の視線検出光学系に於ては、検出系
の結像倍率、すなわち瞳孔付近の被観察面を光電面に結
像する倍率を、縮小系とすることが望ましい。一眼レフ
カメラのファインダー系は、前述した通り、観察者眼の
瞳孔位置について許容幅を持って設計されている。通
例、瞳孔の位置は、１０〜２０ｍｍ程度面内移動につい
てマージンを取った設計となっている。カメラは戸外で
かつ手持ちの状態で用いられることが多いので、この値
を小さくすることは使い易さを大幅に減ずるものであ
る。上記許容幅は、そのまま視線検出系が検知すべき、
最小限の空間範囲となる。ＣＣＤやＭＯＳ等のシリコン
光電素子は大面積化により著しくコストアップし、また
感度等の均一性を低下させる。本実施例に於けるプルキ
ンエ像の位置の変化は眼球回転に対応して１ｍｍ程度あ
るので、縮小光学系により検出光学系を構成しても、十
分な分解能で、プルキンエ像や瞳孔の変位を検知でき
る。単純な信号処理で単に画素ピッチ単位で、位置検出
しても１０μｍピッチで画素を集積することは十分可能
であり、ソフトウエアにより補間演算すると、１０μｍ
ピッチの画素を用いて１μｍ精度の変位検出が可能であ
る。縮小倍率は２〜１０倍程度が望ましい。また縮小光
学系によれば検出系の占める体積も減少する。

【００３３】本発明の実施例の視線検出光学系の設計に
於て、もう一つ留意すべき点は、角膜面からなるべく近
い位置に検出用の正パワーレンズを配置することであ
る。角膜面の曲率半径は、わずか８ｍｍ内外であるの
で、凸面鏡としての焦点距離は４ｍｍにすぎない。略平
行光束で角膜面に入射した証明光は反射された場合、速
やかに距離の２乗に比例して発散する。従って検出光学
系の主たる正パワーを受け持つレンズまでの距離が遠い
と著しく光量利用効率が低下し、視線検出がむずかしく
なる。この点は、強い光源もしくは高Ｓ／Ｎ比の光電素
子等によりある程度補うことは可能ではあるが、なるべ
く反射光が拡散する前に、ファインダー光路から赤外反
射光を分離し、レンズに導くことが有利である。従って
分離光学部材は、ファインダー光学系最終レンズ内もし
くは、その近傍に配設されることが望ましい。

【００３４】一方、本実施例において、瞳孔中心を計測
するかわりに白目と黒目の境界部を測定し、黒目の中心
位置を求めてプルキンエ像の座標原点としても良い。瞳
孔は外界の明るさや観察者の心理状態で径が変化し、真
円度が良くない場合もあるからである。黒目の境界は極
めて検出しやすい反射率変化を示す。図１０（ａ）は観
察者眼の前眼部光像と視線検出用一次元光電素子列との
位置関係を示したもの、下図は光電素子列の出力信号例
である。この方法では、高い精度が得られる反面照明領
域と光電素子の検知領域はより広くなり、多少経済性は
悪くなる傾向にある。図１０に於て、プルキンエの第１
像６２、第４像６３を含む瞳孔暗部６１を低反射率の虹
彩がとりかこみ、黒眼は境界８１で白眼と接する。８２
は上まぶた、８３は下まぶたである。計測線８４に沿い
光電変換した場合の出力を図１０（ｂ）に示してある。

【００３５】〔他の実施例〕本発明の別の実施例の光学
的レイアウトを図１１に示す。図１１は、赤外照明光学
系と検出光学系を別々の位置に配置したものである。但
し、図１に示した部材と同一部材には同一番号を付し
た。ＩＲＥＤ等の赤外照明光源１３を発した赤外光は、
レンズ９１により集光されピント板７内を進行してダイ
クロイックミラーもしくはハーフミラー９２付近で結像
し、反射されてファインダー光路中に導入される。ペン
タ・ダハプリズムを射出した照明光は接眼レンズ９でコ
リメートされて観察者眼１５を照明する。

【００３６】検出系は、ミラー９３が全反射ミラーとな
るほかは、図１の実施例と同様の作用である。図１２は
接眼レンズ１０とは別の光学部材９４を光分割器として
設け、ダイクロイックミラー、もしくはハーフミラー９
５に依り検出系への光を分離している。この光学配置で
は、光学分離素子の位置を、従って集光レンズ１１の位
置を、観察者眼の角膜面に近づけ易くなり、反射光の光
量をとりやすい。但し集光レンズの屈折力は図１の場合
より、強めておくものとする。図１３は、前眼部反射光
の分離光学部材を曲面９６としたものである。接合界面
にダイクロイックミラーもしくはハーフミラーを形成す
る。本方法に依れば検出光学系の光路長を節減でき、か
つ前眼部反射光を効率良く、検出用光電面に導ける。図
１４は分離光学部材をペンタプリズム中に設け、前例と
同様接合界面にダイクロイックミラーを形成する。図１
５は接眼レンズをメニスカス凸レンズとし、その正パワ
ー面を観察眼側に配置することにより角膜面で反射発散
する前眼部反射光の集光力を強めたものである。

【００３７】本発明の適用対象は一眼レフカメラに限定
されないことは言うまでもない。図１６は逆ガリレイ式
ファインダー系に本発明を適用した例である。ファイン
ダー光学系は基本的には、凹レンズ１０１と凸レンズ１
０２により構成されており、角倍率が１以下のアフォー
カルー系である。図１６（ａ）の実施例では、平行平板
状の光学部材１０３を正レンズと負レンズの中間に配置
し、ダイクロイックミラーもしくはハーフミラー１０４
によりファインダー光学系と、検線検出光学系とを結合
している。正レンズ１０５は赤外照明光源１０７から来
た光をコリメートする一方、前眼部反射光を光電素子列
１０８の受光面に結像している。１０６はハーフミラー
である。視線検出の方法は、図１の実施例と変わらな
い。図１６（ｂ）は赤外照明系と、検出光学系を分離配
置した例である。光分離器１１１のダイクロイックミラ
ー１１２は赤外照明光源１０７を発した光束を反射し、
接眼レンズ１０２のハーフミラー１１３は眼からの反射
光を反射する。

【００３８】本発明に於て、赤外光による観察者眼照明
は必ずしも光軸に沿った方向に、行われる必要はない。
図１７の様に、赤外照明光源１０７からの光をダイクロ
イックミラーもしくはハーフミラー１１４により、ファ
インダー系光軸や視軸に斜めの角度で照明しても良い。
この場合は視軸がファインダーの画面中央を向いていて
も、プルキンエ像は瞳孔中心もしくは黒目中心と合致し
ないし、また各面のプルキンエ像は分離して観察され
る。しかし画面中央を注視したときのプルキンエ像の変
位状態を測定し、初期状態として設定しておけば、実際
の視線検知動作ではそこからのズレを検出すれば良いの
で、補正を加味して正常な動作を行わせることが出来
る。この点は逆ガリレイファインダーに特有のことでな
く、一般的事実であり、先の一眼レフカメラの様なＴＴ
Ｌファインダーでも成立する。

【００３９】又、本発明は光電面を２個以上有し、視軸
の方向に異なる位置で観察者眼反射像を検出しても良
い。例えば前出図５に於て、プルキンエ第３像は、眼軸
長の中央付近に生ずるが、この像は眼球回転に対応する
動きが第１像、第４像に比べて大きく、高精度の検出に
向いている。眼球回転に帯する動きが大であるのは、第
３面の曲率が緩く、反射鏡としての焦点距離が長いから
である。図１８は、観察者眼の瞳孔付近と、プルキンエ
第３像とを共に計測する視線検出装置で図１１の例を改
造している。レンズ１１により結像される観察者反射光
をハーフミラー１２１とミラー１２３により、光路長方
向に異なる２像面に分離し、２個の光電素子列１２２、
１２４にて受光する。光電素子列１２４が瞳孔付近前眼
部を観察し、光電素子列１２２は眼球のより深部を観察
している。光電素子列１２２及び１２４の出力の、例え
ば瞳孔中央とプルキンエ第３像の出力に基づいて視線を
求めることができる。

【００４０】本発明になる視線検出装置を有するカメラ
の用途は、自動焦点調節の制御に限定されず、一般にカ
メラの動作方法を制御する入力手段として使用しうるこ
とは上述した。

【００４１】図１９はカメラの露出制御用測光装置の画
面内測光感度分布例を図示したものである。図１９
（ａ）では画面下内に５個の局所的測光点Ｓ₁ 〜Ｓ₅ を
配置してある。視線方向を検出することにより、これら
５個の測光点の内１個を選択し、その測光出力により露
光を制御するようなカメラを構成することが出来る。ま
た図１９（ｂ）は上記局所的測光点の外側により広範囲
の測光領域Ｐ₁ 〜Ｐ₅ を配してある。たとえば視線方向
でＳ₂ を指定したとき、Ｓ₂ を中心に両側の測光情報を
加味し、

【００４２】

【外１】なる量Ｖを演算し、注視点を中心とした広がりを持った
測光感度特性を持たせることが出来る。

【００４３】さらにシャッター速度の指定や絞り値の指
定、パワーフォーカス、パワーズームの操作、多重露出
制御、各種動作モードの切り替え等カメラのあらゆる制
御方法への意志入力手段として構成することが可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、観
察者の眼を照明する照明手段と、照明手段によって観察
者眼に生じる反射像を光学的に縮小する縮小光学系と、
縮小光学系から射出する反射像の光束を受光する２次元
像センサとを有し、２次元像センサは第１の方向の複数
の画素のピッチと第２の方向の複数の画素のピッチを略
同一に設定したことによって、観察者眼で生じる反射像
を１つの像センサで受光できるので観察者眼からの光束
を分離することを必要とせず、観察者眼からの光束を減
衰させることがないので、弱い反射光しか得られない場
合においても視線検出が可能になるだけでなく、観察者
眼で生じる反射像を広範囲にわたって受光できるので、
視線検出装置に対する観察者眼の位置にとらわれず視線
検出が可能になり、より確実に視線検出ができる。

【００４５】また、観察者眼に生じる反射像を光学的に
縮小するので、２次元像センサを小型化することができ
る。

【００４６】さらに、２次元像センサは第１の方向の複
数の画素ピッチと第２の方向の複数の画素のピッチは略
同一であるので、２次元像センサから出力される像信号
の第１の方向の演算と第２の方向の演算は同様の演算処
理を行うこともできるので、各方向ごとに特殊な補正演
算を行う必要がなく、簡単な演算処理で観察者の視線を
検出でき、視線検出を高速化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光学断面図である。

【図２】図１の装置の部分構成を示す図である。

【図３】図１の装置の構成部材の平面図である。

【図４】人眼の説明図である。

【図５】模型眼の断面図である。

【図６】眼の反射像を示す説明図である。

【図７】プルキンエ像の移動を示す図である。

【図８】反射像の検出方法を示す図である。

【図９】反射像の２次元的な検出方法を示す図である。

【図１０】反射像の検出方法を示す説明図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１２】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１３】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１４】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１５】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１６】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１７】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１８】本発明の他の実施例を示す光学断面図であ
る。

【図１９】視野を示す平面図である。

【図２０】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２主ミラー３サブミラー６ａ焦点検出装置６ｂ測光装置７ピント板８ペンタ・ダハプリズム９接眼レンズ１０ダイクロイックミラー１１凸レンズ１２ハーフミラー１３ＬＥＤ１４光電変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｂ 7/00 Ｚ 9119−2Ｋ 17/00 Ｑ 8411−2ＫＧ０３Ｂ 3/00 Ａ (72)発明者須田康夫神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者深堀英彦神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の眼を照明する照明手段と、該照明手段によって観察者眼で生じる反射像を光学的に
縮小する縮小光学系と、該縮小光学系から射出する該反射像の光束を受光する２
次元像センサとを有し、該２次元像センサは第１の方向の複数の画素のピッチと
第２の方向の複数の画素のピッチを略同一に設定するこ
とを特徴とする視線検出装置。