JP2870852B2

JP2870852B2 - 光学機器

Info

Publication number: JP2870852B2
Application number: JP1247335A
Authority: JP
Inventors: 一樹小西; 明彦長野; 十九一恒川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH03107934A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光学機器に関し、例えばカメラのような光学
装置において撮影系による被写体像が形成されている観
察面（ピント面）上の観察者が観察している注視点方向
の軸、所謂視軸（視線）を視線検出手段で検出し、該視
線検出手段からの視線信号を利用して測光手段により観
察面上の測光を行い露出制御用の露出情報を得るように
した光学機器に関するものである。

（従来の技術）最近のカメラは、その多機能化に伴いカメラに入力す
べき情報量はますます増加している。従来のカメラでは
撮影者が押しボタンスイッチやダイヤル式スイッチを操
作して例えば測光や測距等に関する情報を入力している
が、一般に入力すべき情報の種類が増えると操作が煩雑
になり易い。

従来より撮影に関する情報のうち観察面（ピント面）
内の任意の複数点を測光し、このときの複数点の測光値
を予め設定された演算方法により求め、該演算結果を用
いて露出制御を行うようにした、所謂マルチスポット露
出制御装置が種々と提案されている。

第７図は従来のマルチスポット露出制御装置を有した
カメラの要部概略図である。

同図においては撮影者はカメラグリップ部にある測光
モード選択ボタンで中央部スポット測光を選択し、ファ
インダー（観察面）中央部にあるスポット測光範囲マー
クを重点的に測光したい領域に合わせスポット測光ボタ
ンを押す。これによりこのときのスポット測光値が記憶
部に記憶され、露出制御用に用いられる。

又、複数点を重点的に測光したいときはカメラを動か
してファインダー中央部のスポット測光範囲マークを対
象とする複数の領域に合わせ順次スポット測光ボタンを
押す。このようにして複数点の測光値の例えば加重平均
値をスポット測光ボタンを押す毎に求め記憶部に記憶す
る。そして記憶した複数点の測光値の加重平均値を用い
て露出制御用の露出情報を得ている。

（発明が解決しようとする問題点）観察面内の複数点での測光値を利用した従来のマルチ
スポット測光装置ではスポット測光がファインダー（観
察面）の中央部の１ケ所でしかできなかった。この為、
撮影者は観察面内の任意の点で選択するのにその都度、
カメラを動かしてスポット測光範囲マークを対象とする
領域に合わせなければならなかった。

その為、撮影者は一旦フレーミングを決めた後、カメ
ラを動かし複数点の測光値を求め、記憶部に記憶させた
後、再びカメラを元の位置に戻し、撮影を行なわなけれ
ばならなく大変面倒であった。即ちフレーミングを測光
後にやり直す煩わしさや、その都度カメラを動かす煩わ
しさ等が撮影の際に伴ってくるという問題点があった。
又三脚を使用している等は、一般にカメラを動かすのが
困難であるのでマルチスポット測光機能を効果的に発揮
させることが出来ないという問題点があった。

本発明は観察面上を観察している観察者の視線を検出
し、該視線信号を利用して観察面上の観察者が重点的に
測光したい領域を選択し、このときの選択された領域の
測光値を用いて撮影の際の煩わしさを改善し、容易にし
かも迅速に露出情報を得ることができる光学機器の提供
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の光学機器は、（１−１）使用者の視線位置を検出する視線検出手段
と、複数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手
段と、視線検出手段の検出した視線位置に対応するそれ
ぞれの測光領域の測光結果を記憶する記憶手段と、前記
記憶手段の記憶している複数の測光結果に基づいて露出
制御を行う露出制御手段とを有することを特徴としてい
る。

（１−２）使用者の視線位置を検出する視線検出手段
と、複数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手
段と、使用者が手動操作可能な操作部材と、前記操作部
材が操作されたときの視線検出手段が検出した視線位置
に対応するそれぞれの測光領域の測光結果を記憶する記
憶手段と、前記記憶手段の記憶している複数の測光結果
に基づいて露出制御を行う露出制御手段とを有すること
を特徴としている。

（実施例）第１図（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに適用したと
きの第１実施例の要部概略図、第１図（Ｂ）は同図
（Ａ）の注視点検出装置の要部を抽出し展開して注視点
を求める為の観察者の眼球の視線方向を検出する検出原
理を示す概略図である。

まず第１図（Ａ）の露出制御装置の概要について説明
する。

本実施例では撮影レンズ101により被写体像を跳ね上
げミラー102を介し、ピント板（観察面）103上に形成し
ている。そしてペンタダハプリズム105を介し、正立正
像としてダイクロイックミラー面106aを有する接眼レン
ズ106でピント板上の被写体像を観察している。本実施
例では各要素103,104,105,106は観察系の一要素を構成
している。

一般に一眼レフレックスカメラのファインダ視野をの
ぞく観察者（被検者）は撮影レンズ101を透過し、跳ね
上げミラ102で反射しピント板上に形成した被写体光
（像）をペンタダハプリズム105及び接眼レンズ106を介
して受光、観察する。この時観察者はファインダ視野内
の注視する被写体に対して視線を向けるために眼球を回
転させる。

接眼レンズ106の前方には照明手段（光源４及び投光
レンズ６により構成）が配置され、観察者の眼球112を
照明する。

眼球112の角膜及び虹彩にて反射した赤外光は接眼レ
ンズ106に入射するとともに、接眼レンズ106のダイクロ
イックミラ部106aで反射し、ハーフミラー５と受光レン
ズ７を介してイメージセンサ９上に各々の像を結像す
る。ここで、接眼レンズ106のダイクロイックミラ部106
aは例えば誘電体多層膜を塗膜した直角プリズムを２枚
貼り合わせることにより形成され、該誘電体多層膜は可
視光は透過し、赤外光は反射するように設定されてい
る。

イメージセンサ９上に形成された眼球の反射に基づく
角膜及び虹像の各像より各特異点を検出し後述するよう
に視線演算手段８によって視線を検出し、その結果に基
づいて注視点抽出手段10で観察者の意図するピント板10
3面上の注射点の検出を行っている。尚、イメージセン
サ９と視線演算手段８は視線検出手段の一要素を構成し
ている。

注視点抽出手段10で抽出された注視点に相当する第１
図（Ｃ）に示す観察面（ピント板103）内の複数の領域
に分割された領域A₁〜A₉のうち所定の領域（１つ又は複
数）について集光レンズ22を介し測光手段23で測光し、
該測光手段23からの測光値を用いて露出制御手段24によ
り露出情報を得ている。

次に第１図（Ｂ）において注視点を求める際に用いる
眼球の視線方向の検出方法について説明する。

図中100は被検者（観察者）の眼球、１は被検者の眼
球の角膜、２は同じく強膜、３は虹彩である。Ｏ′は眼
球101の回転中心、Ｏは角膜１の曲率中心、a,bは各々虹
彩３の端部、ｄは各々後述する光源４に基づく角膜反射
像の発生位置である。４は光源で被検者に不感である赤
外光を放射する発光ダイオード等である。又光源４は投
光レンズ６の焦点面近傍に配置されている。投光レンズ
６は光源４からの光束を平行光束として角膜１面上を照
明している。尚、光源４と投光レンズ６は照明手段の一
要素を構成している。

７は受光レンズであり、角膜１近傍に形成された角膜
反射像発生位置ｄと虹彩の端部a,bをイメージセンサ
（光電変換素子）９面上に結像している。尚、受光レン
ズ７、イメージセンサ９は検出手段の一要素を構成して
いる。

８は視線演算手段であり、イメージセンサ９からの出
力信号に基づいて視線を演算し求めている。10は注視点
抽出手段であり、視線演算手段８より時々刻々と出力さ
れる視線方向の情報に基づいて観察者が意図する視線方
向、即ち観察視野内（第１図（Ａ）のピント板103面上
の一領域）の注視点を後述する方法により抽出してい
る。

注視点抽出手段10からの出力信号に基づいて評価測光
や多点側光等の各種の撮影操作を観察者の意のままに制
御することを可能としている。

アは受光レンズ７の光軸で図中のＸ軸と一致してい
る。イは眼球の光軸でＸ軸に対して角度θ傾いている。

次に本実施例の光学的作用について説明する。

光源４より射出した赤外光は投光レンズ６を通過後、
略平行光となって眼球100の角膜１を照明する。そして
角膜１を通過した赤外光は虹彩３を照明する。

このとき眼球を照明する赤外光のうち、角膜１の表面
で反射した光束に基づく角膜反射像発生位置ｄを受光レ
ンズ７を介して、イメージセンサ９上の点ｄ′に結像す
る。

又虹彩３の表面で拡散反射した赤外光は受光レンズ７
を介してイメージセンサ９上に導光され、虹彩像を結像
する。

第２図はこの時の眼球と該眼球の各特異点からの反射
像のイメージセンサ９上に結像させ、該眼球中央部を水
平方向に走査した時の眼球の各位置に対応するイメージ
センサからの水平走査出力信号の模式図である。

視線演算手段８は角膜反射像スポット位置と瞳孔エッ
ジの位置より前述の（２）式に基づいて、に従って眼球の回転角θの算出を行っている。

本実施例ではこのときの回転角θより眼球の視軸を求
め、これより被検者の視線を検出している。そしてこの
とき得られた視線より第１図（Ｃ）に示すような観察面
（ピント板103）上の観察者が観察している注視点、即
ち領域A₁〜A₉のうちの所定の領域を求めている。

第３図は本発明のフローチャートである。本実施例で
はまずマルチスポット測光モードに入ると、カメラ内の
マイコンは視線検出装置からの信号を用いて撮影者の視
線、すなわちピント板上７の撮影者の見ている点を算出
する。次にそれが注視点（この場合は撮影者がマルチス
ポット測光の測光点として意図した点）であるか否かの
判断を行う、もし注視点と判断した場合には、その点を
ピント板上に例えばスーパーインポーズ表示し、撮影者
に注視点として認識したことを知らせる。この動作は製
品のコストやユーザのニーズ使用形態によって左右され
る撮影者への確認動作であるので例えばブザー音と併用
してもよいし、一切行なわなくとも構わない。そしてこ
の注視点における測光値を求め、この値を第１回の加重
平均値としてメモリー（記憶手段）に記憶するとともに
必要に応じてファインダー内などにその加重平均値を表
示する。また必要があれば注視点における測光値もメモ
リーに記憶する。

そして注視点であるか否かの判断にかかわらずリセッ
トスイッチなどによりマルチスポット測光のリセットが
指示された場合は、これまでにメモリーに記憶した値を
リセットし、他のルーチンへ処理が移る。またレリーズ
スイッチによりレリーズ動作が指示された場合は、レリ
ーズ動作のルーチンへ移行したのちレリーズ動作を行
う。

それ以外の場合は再び同様の処理を繰り返す。即ち撮
影者の視線位置を求め、それが注視点か否かを判断し、
注視点と判断した場合には必要に応じてその点をスーパ
ーインポーズ表示するなどして撮影者への確認動作を行
う。そしてその点の測光値を求め、この値と前回に求め
られた加重平均値より新たな加重平均値を算出し、メモ
リーに記憶するとともに必要ならばその値をファインダ
ー内などに表示する。

また注視点の測光値も、もし必要であるならばメモリ
ーに記憶する。その後は前回と同様にリセットやレリー
ズが指示されたら、そのルーチンに移り、それ以外は再
び同じ処理を繰り返す。ただしこの繰返しの回数はメモ
リーの容量等により規制されるものである。もしこの繰
返し回数を越えた場合は、例えば「その繰返し回数の上
限を越えるまでに求められた加重平均値をそのまま維持
する」もしくは「最近の繰返し回数分の測光値の加重平
均値を求めそれを記憶する」という様にすれば良い。

第４図は本発明の注視点検出手段に係る電気回路のブ
ロック図である。

図中、301は眼球からの反射像を検知する検出手段を
構成するCCD等の光電変換素子（イメージセンサ）、302
は視線演算回路、303は視線ゾーン判別回路であり視線
が観察視野内の例えばピント板面上のどのゾーン（領
域）を向いているかを判別しており、該視野ゾーン判別
回路303は視線演算回路302から出力される回転角θの大
きさから判定している。304は注視点演算回路である。
視線ゾーン判別回路303と注視点演算回路304は注視点抽
出回路305を構成している。

第１図（Ｃ）は本実施例における観察範囲、例えばカ
メラのファインダー画面を示すものであり、ゾーンA₁〜
A₉に９分割し、対応する位置に測光素子を配置して分割
測光を行うものである。

視線演算回路302からの出力信号はゾーン判別回路303
で例えばゾーンA₁〜A₉の各ゾーンに判別され注視点演算
回路304に供給される。注視点演算回路304から例えば観
察者の意図する視線方向としてゾーンA₅が抽出されたと
すると測光についてゾーンA₅に重みをづけた測光を行
い、観察者の撮影意図に合った条件で撮影することを可
能としている。

第５図は本発明に係る注視点抽出回路の一実施例のブ
ロック図である。

図中、501,502,‥‥,508,509はところ天式転送メモリ
ーであり、ゾーン判別回路303でゾーン判別されたゾー
ンのコード情報を入力し順次下方へデータ転送してい
る。510はデータセレクタであり、メモリー501と509の
データをSP端子からのパルスによって切換えている。52
0はデコーダであり、データセレクタ510の出力データを
デコードしており、D₀〜D₉端子のいずれかの出力が選択
される。521〜529はアップダウンカウンターであり、例
えば第１図（Ｃ）のゾーンA₁〜A₉に対応するコードデー
タをカウントしており、D₁〜D₉端子信号によりカウント
の可否が制御され、SP端子によりカウントのアップ、ダ
ウンが制御される。CLKはカウントクロック入力端子で
ある。

530はデータ比較回路であり、各アップダウンカウン
タ521〜529に蓄えられたデータを比較している。

本実施例はある一定の時間の間に観察範囲中の複数に
分割されたゾーンを観察者の視線が指向した回数、即ち
頻度を検出している。

第５図では一定時間より古いデータは捨てられ新しい
データが加えられて更新され、常に最新の一定時間のデ
ータより頻度が出力されている。

本実施例の動作について以下に説明する。

系に電源が投入されると、まずパワー・アップ・クリ
アがかかり全回路が初期状態にリセットされる。この時
メモリー501〜509もデータがないので全て例えば０にな
る。

次にSP端子にデータ更新パルスが加えられ、SP端子が
高レベルの間データセレクタ510を介してメモリー509の
データがデコーダー520に供給され、入力データが０の
時にはD₀端子が選択されて高レベルとなり、D₁〜D₉端子
は低レベルのままであり、カウンタ521〜529は全てカウ
ントが禁止される。つまりメモリー509にデータがない
間はカウンタは作動しない。

次にメモリー501〜509のデータが下方へ順次シフトさ
れメモリー509のデータは捨てられる。

次に視線演算回路302、ゾーン判別回路303を介して出
力された情報がメモリー501に入力される。SP端子が低
レベルとなりデータセレクタ510でメモリー501が選択さ
れてデコーダー520に供給されるとデータに対応する出
力端子、例えばD₂端子が高レベルとなりカウンタ522が
カウント可能状態となる。

この時SP端子は低レベルなのでカウンタはアップカウ
ントモードであり、クロック端子CLKから更新クロック
が１つ加えられカウントアップする。

次にSP端子に更新パルスが加えられメモリー509の内
容がカウンタ521〜529から削除される。つまりメモリー
509にデータがある場合にはSP端子が高レベルの間、デ
ータセレクタ510を介してメモリー509のデータがデコー
ダ520に供給され、対応する出力端子、例えばD₂端子が
選択されて高レベルとなるとカウンタ522がカウント可
能状態となる。この時SP端子は高レベルなのでカウンタ
521〜529はダウンカウントモードとなり、クロック端子
CLKから更新クロックが１つ加えられるとカウント522は
ダウンカウントとしメモリー509のデータを削除する。

同様にこの動作を順次繰り返す事により、ある一定時
間内の最新の頻度データが対応するカウンタ521〜529に
カウントされていることになる。頻度を計数する基準に
なる一定時間はメモリー501〜509の数を変えることによ
り容易に設定することが出来る。

カウンタ521〜529にカウントされた最新の頻度データ
は用途に応じてデータ比較回路530でデータの比較演算
が行われ必要なデータが出力される様に構成されてい
る。

第６図は本発明の第２実施例のフローチャートでる。

本実施例ではまず第３図の第１実施例と同様にマルチ
スポット測光モードに入ると、カメラ内のマイコンは視
線検出装置からの信号を用いて撮影者の視線を算出す
る。そして必要があればその位置をピント板上にスーパ
ーインポーズ表示し、撮影者にカメラの認識した視線位
置を知らせる動作を行う。この確認動作を行うか否かが
製品のコストやユーザーのニーズ、使用形態によって左
右されることは第１実施例と同じである。このときにス
ポット測光ボタンが押されると、その注視点における測
光値を求め、この値を第１回の加重平均値としてメモリ
ーに記憶するとともに、必要に応じてファインダー内な
どにその加重平均値を表示する。また必要があれば注視
点における測光値もメモリーに記憶する。そしてスポッ
ト測光ボタンが押された押されないにかかわらず、リセ
ットやレリーズの指示が行なわれたらそのルーチン処理
を移す。それ以外は再び同じ処理を繰返す。

即ち、撮影者の視線位置を算出し、必要があればその
点をスーパーインポーズ表示する。そしてこのときにス
ポット測光ボタンが押されたならば、その点の測光値を
求め、この値と前回に求められた加重平均値より新たな
加重平均値を算出し、メモリーに記憶するとともに必要
ならばその値をファインダー内などに表示する。また注
視点の測光値も、もし必要であるならばメモリーに記憶
する。その後は前回同様にリセットやレリーズが指示さ
れたらそのルーチンに移り、それ以外では再び同じ処理
を繰り返す。この繰返し回数が制限されることは第１実
施例と同様である。

（発明の効果）本発明によれば、（イ）使用者の視線位置を検出する視線検出手段と、複
数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手段と、
視線検出手段の検出した視線位置に対応するそれぞれの
測光領域の測光結果を記憶する記憶手段と、前記記憶手
段の記憶している複数の測光結果に基づいて露出制御を
行う露出制御手段とを有することによって、例えばマル
チスポット測光などの複数箇所の測光結果に基づいて行
う露出制御も、使用者の視線を利用することができるの
で、従来のようなわずらわしい操作が必要なく、操作性
を向上させることができる。

（ロ）使用者の視線位置を検出する視線検出手段と、複
数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手段と、
使用者が手動操作可能な操作部材と、前記操作部材が操
作されたときの視線検出手段が検出した視線位置に対応
するそれぞれの測光領域の測光結果を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段の記憶している複数の測光結果に基づ
いて露出制御を行う露出制御手段とを有することによっ
て、使用者の視線を利用することができるので、従来の
ようなわずらわしい操作が必要なく、操作性を向上させ
ることができる。しかも使用者の操作部材を操作したと
きの使用者の視線を利用するので、視線によっても確実
な操作が可能となる。

等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明を一眼レフカメラに適用したとき
の第１実施例の要部概略図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）
の注視点検出装置における眼球の視線方向の検出原理の
説明図、第１図（Ｃ）は本発明に係る観察系の観察範囲
の説明図、第２図は本発明における眼球の各位置に対応
するイメージセンサからの水平走査出力信号の説明図、
第３図、第６図は本発明の第1,第２実施例のフローチャ
ート、第４図は本発明に係る注視点検出の電気回路のブ
ロック図、第５図は本発明に係る注視点検出回路のブロ
ック図、第７図は従来の露出制御装置を有した一眼レフ
カメラの概略図である。図中、100は眼球、101は撮影レンズ、112は観察者、23
は測光手段、24は露出制御手段、１は角膜、２は強膜、
３は虹彩、４は光源、５はハーフミラー、６は投光レン
ズ、７は受光レンズ、８は視線検出回路、９はイメージ
センサ、10は注視点検出手段、301は光電変換素子、302
は視線演算回路、303は視線ゾーン判別回路、304は注視
点演算回路、305は注視点抽出回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−216325（ＪＰ，Ａ) 特開平１−194764（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−53614（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−123030（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−94232（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/222 - 5/257 G02B 7/28 - 7/40 G03B 7/00 - 7/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】使用者の視線位置を検出する視線検出手段
と、複数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手
段と、視線検出手段の検出した視線位置に対応するそれ
ぞれの測光領域の測光結果を記憶する記憶手段と、前記
記憶手段の記憶している複数の測光結果に基づいて露出
制御を行う露出制御手段とを有することを特徴とする光
学機器。
【請求項２】使用者の視線位置を検出する視線検出手段
と、複数の測光領域でそれぞれ測光動作が可能な測光手
段と、使用者が手動操作可能な操作部材と、前記操作部
材が操作されたときの視線検出手段が検出した視線位置
に対応するそれぞれの測光領域の測光結果を記憶する記
憶手段と、前記記憶手段の記憶している複数の測光結果
に基づいて露出制御を行う露出制御手段とを有すること
を特徴とする光学機器。
【請求項３】前記露出制御手段は前記複数の測光結果の
平均値を演算し、前記平均値に基づいて露出制御を行う
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光学機器。
【請求項４】前記露出制御手段は前記平均値を表示する
表示手段を有することを特徴とする請求項３記載の光学
機器。