JP2000221387A

JP2000221387A - 光学機器

Info

Publication number: JP2000221387A
Application number: JP2518199A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Irie; 良昭入江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者の視線を検出する視線検出手段と外界の
測光を行なった測光手段を有した装置全体の簡素化を図
った光学機器を得ること。【解決手段】光電変換素子と、観察者の眼球像を視線検
出光学系により該光電変換素子に導き、該光電変換素子
の出力から観察者の視線情報を検出する視線検出手段
と、被写界光を測光光学系により該光電変換素子に導
き、該光電変換素子の出力から被写界の輝度を測光する
測光手段とを有する光学機器において、測光光学系の光
路中に、該光電変換素子へ入射する光を制御する光制御
手段を設けており、該光制御手段を駆動制御して該測光
光学系からの光又は視線検出光学系からの光を該光電変
換手段に導光していること

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器に関し、
例えば視線検出光学系と測光光学系とを有するフィルム
用カメラやビデオカメラ、そしてＳＶカメラ等の光学機
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より撮影者の視線を検知し、撮影者
がファインダー視野内のどの領域（位置）を観察してい
るか、所謂撮影者の注視方向をカメラの一部に設けた視
線検出手段で検出し、該視線検出手段からの信号に基づ
いて自動焦点調節や自動露出等の各種の撮影機能を制御
するようにしたカメラが種々と提案されている。

【０００３】本出願人は、特開平１−２４１５１１号公
報において、撮影者の注視方向を検出する視線検出手段
と複数個の測距視野を持つ焦点検出手段と複数個の測光
感度分布を持つ自動露出制御手段とを有し、このとき該
視線検出手段からの出力信号に基づいて焦点検出手段や
自動露出制御手段の駆動を制御するようにしたカメラを
提案している。

【０００４】従来のカメラではファインダー視野内の中
心領域を基準にして焦点調節や露出制御等の撮影条件の
設定を自動的に行っていたのに対して同公報で提案した
カメラではファインダー視野内の任意の領域（多数領域
の場合もある。）を撮影者の意思に基づいて選択して該
領域で商店調節や露出制御等を行っている。これにより
作画上、最も重要な因子である構図を自動制御する方法
と切り離して撮影者の意図する自由な条件で撮影するこ
とができるようにしている。

【０００５】図１１は従来の視線検出光学系、及び測光
光学系を備えるカメラの要部概略図である。

【０００６】同図において、１７は観察者の眼球、４２
はファインダー光学系の一部の接眼レンズ、１３ａ，１
３ｂは不可視の赤外光により観察者の眼球１７近傍を照
明する赤外発光ダイオード、４２，１４，４１は、それ
ぞれ観察者の眼球１７近傍を画像情報として取り込むた
めの接眼レンズ、結像レンズそしてＣＣＤ等の光電変換
素子（視線検出用センサ）である。

【０００７】前記接眼レンズ４２の一部には、被写体に
関する光量が低下しないために、可視光のみを透過し、
赤外光のみを反射して光路変更する波長選択性反射面４
２ａ（ダイクロイックミラー）を有するダイクロイック
プリズムが設けてある。

【０００８】一方、カメラの自動露出制御を行うための
測光光学系は、被写界の明るさに応じてその出力値を変
化させる測光センサ４０、該測光センサ４０にピント板
７上の像を結像させるための測光レンズ１１、視感度補
正用の赤外カットフィルタ１０、更にそれらの部品を保
持するための不図示のホルダー部とから構成され、ペン
タプリズム８の光射出面後方に配置されている。

【０００９】このように、視線検出光学系、及び測光光
学系を備えるカメラにおいては、通常、正立像形成光学
系であるペンタプリズム８の光射出面側に、測光光学系
及び視線検出光学系が近接して配置されている。その他
の構成部材については、図１等で後述するので、ここで
はその説明は省略する。

【００１０】この様に、視線検出光学系、及び測光光学
系を備えるカメラにおいて、正立像形成光学系であるペ
ンタプリズム８の光射出面側には、測光光学系及び視線
検出光学系が配置されており、この二つのユニットを、
カメラ外装内部で、ファインダ光軸近傍で、且つペンタ
プリズム８の光射出面の後方からなる領域に小さくまと
めて配置しようとすると、二つのユニット同志が構造的
に干渉してしまうことになる。

【００１１】これに対し、単純にファインダ光学系の接
眼レンズ４２をペンタプリズム８から更に離れた位置に
配置すれば、前記領域は拡大し、視線検出と測光の二つ
のユニットは同時に配置可能となるが、１次結像面であ
るピント板７から接眼レンズ４２が遠ざかるため、ファ
インダ倍率が低下してファインダ光学系としての品位を
低下させる上、カメラの外形寸法も大きくなってしまう
という問題があった。

【００１２】この問題に対して、本出願人は特願平１０
−１１９９２３号において、単一の光電変換素子と、観
察者の眼球像を視線検出光学系により前記光電変換素子
に導き、該光電変換素子の出力から前記観察者の視線情
報を検出する視線検出手段と、被写界光を測光光学系に
より前記光電変換素子に導き、該光電変換素子の出力か
ら前記被写界の輝度を測光する測光手段とを有するカメ
ラにおいて、前記測光光学系光路中に、前記光電変換素
子へ入射する光束を遮断する第一の光路遮断手段を有し
観察者の視線情報を検出する視線検出手段と、被写界の
輝度を測光する測光手段を有するカメラにおいて、カメ
ラの観察者の眼球像を取り込むための視線検出手段のセ
ンサと、被写界光を取り込む測光手段のセンサは同一の
光電変換素子を用い、観察者の眼球像を前記光電変換素
子に導くための測光光学系と、前記被写界光を前記受光
素子に導くための視線検出光学系を有し、前記測光光学
系と、視線検出光学系の各々の光路中に、各々の光束を
遮断する光路遮断手段を有するカメラを提案している。

【００１３】この提案からなるカメラは、視線検出手段
と測光手段の各々に必要なセンサを一つで共用すること
が可能であり、とりわけ測光手段においてはエリアセン
サを用いることで、より被写界を多くの領域に分割して
測光することが可能となり高機能化が実現できる。また
上記問題に対してスペース、及びコストの面から有利な
面を持っている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た特願平１０−１１９９２３号においては、測光光学系
と視線検出光学系のそれぞれの光路中に液晶シャッタ等
の光路変換遮断手段という新たなデバイスを組み込んで
いた。

【００１５】本発明は、本出願人が先に特願平１０−１
１９９２３号で提案した光学機器を更に改良し、装置全
体の簡素化及びスペース効率の向上を図った光学機器の
提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光学機
器は、光電変換素子と、観察者の眼球像を視線検出光学
系により該光電変換素子に導き、該光電変換素子の出力
から観察者の視線情報を検出する視線検出手段と、被写
界光を測光光学系により該光電変換素子に導き、該光電
変換素子の出力から被写界の輝度を測光する測光手段と
を有する光学機器において、測光光学系の光路中に、該
光電変換素子へ入射する光を制御する光制御手段を設け
ており、該光制御手段を駆動制御して該測光光学系から
の光又は視線検出光学系からの光を該光電変換手段に導
光していることを特徴としている。

【００１７】請求項２の発明の光学機器は、光電変換素
子と、観察者の眼球像を視線検出光学系により該光電変
換素子に導き、該光電変換素子の出力から観察者の視線
情報を検出する視線検出手段と、被写界光を測光光学系
により該光電変換素子に導き、該光電変換素子の出力か
ら被写界の輝度を測光する測光手段とを有する光学機器
において、該測光光学系の光路中に、該光電変換素子へ
入射する光を制御する光制御手段を有し、該光制御手段
を制御したときに、該測光光学系と視線検出光学系を介
して、該光電変換素子に入射してきた光に対して得られ
た第一の信号と、該視線検出光学系を通して該光電変換
素子に入射した光に対して得られた第二の信号を取り込
む測光制御手段を有し、第一の信号と第二の信号との差
を測光光学系を通して入射してきた真の被写界光の信号
としていることを特徴としている。

【００１８】請求項３の発明の光学機器は、観察者の視
線情報をファインダー系の接眼レンズを介して検出する
視線検出手段と、被写界の輝度を測光する測光手段を有
し、該視線検出手段は、観察者の眼球像を該接眼レンズ
を通じて光電変換素子に導くための視線検出光学系を有
し、該測光手段は、被写界光を該光電変換素子に導くた
めの測光光学系を有した光学機器において、該測光光学
系の光路中に、該光電変換素子へ入射する光を遮断する
光路遮断手段を有し、該光路遮断手段の非作動又は作動
時に、該光電変換素子に入射してきた外光に対して得ら
れた第一の輝度信号と、該光路遮断手段の作動時又は非
作動に接眼レンズから該視線検出光学系を通して該光電
変換素子に入射した外光に対して得られた第二の輝度信
号を取り込む測光制御手段を有し、第一の輝度信号と前
記第二の輝度信号との差を該測光光学系を通して入射し
てきた真の被写界光の輝度信号としていることを特徴と
している。

【００１９】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記観察者の眼球像を前記光電変換素子に
導くための視線検出光学系と、前記被写界光を前記光電
変換素子に導くための測光光学系の各々の光路中に光路
変換手段を有することを特徴としている。

【００２０】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記光路変換手段は、波長選択性の反射面を有する
ことを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜図１１は、本発明の光学機
器を一眼レフカメラに適用したときの実施形態に係る概
略図である。

【００２２】図１は、一眼レフカメラの概略断面図であ
る。図１において、１は撮影レンズであり、便宜上２枚
レンズで示したが、実際はさらに多数のレンズから構成
されている。２は主ミラーで、ファインダ系観察状態と
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
カメラボディの下方へ向けて反射する。４はシャッタ、
５は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣＣＤやＭＯＳ
型等の固体撮像素子あるいはビディコン等の撮像管より
成り立っている。

【００２３】６は焦点検出装置（焦点検出ユニット）で
あり、結像面近傍に配置されたフィールドレンズ６ａ，
反射ミラー６ｂ及び６ｃ，２次結像レンズ６ｄ，絞り６
ｅ，複数のＣＣＤからなるラインセンサ６ｆ等から構成
されている。

【００２４】本実施形態における焦点検出装置６は周知
の位相差方式を用いており、図２に示すように、ファイ
ンダ被写界（観察視野）７ａ内の複数の領域（測距点マ
ーク７０，７１，７２で示される３カ所に相当する）を
焦点検出可能なように構成されている。

【００２５】７は撮影レンズ１の予定結像面に配置され
たピント板、８はファインダ光路変更用のペンタプリズ
ムである。

【００２６】１２は「縦×横」がそれぞれ「５０×７
０」画素からなる２次元の光電変換素子（以下「エリア
センサ」と称する）である。エリアセンサ１２は、従来
の技術の欄で言うところの測光センサと視線検出センサ
とを兼用しており、後述するように、ピント板７に結像
した被写界像と、撮影者の眼球近傍の像がともに結像す
る構成となっている。

【００２７】観察画面７ａ内の各々被写体輝度を測定す
るための測光光学系は以下の構成となっている。

【００２８】１１は測光用レンズで、ペンタプリズム８
内の反射光路を介してピント板７とエリアセンサ１２を
共役に関係付けている。

【００２９】１０は測光用の視感度補正フィルタであ
る。９は測光光学系の光路遮断手段（光制御手段）とな
るＬＣＤ（液晶）シャッタであり、液晶への印加電圧の
ＯＦＦ，ＯＮにより入射してくる被写界光をそれぞれ透
過、非透過の制御を行うポジティブタイプの液晶セルで
あって、測光レンズ１１に入る光、つまりエリアセンサ
１２に到達する被写界を測光する光束の制御を行うこと
が可能となっている。

【００３０】なおここでは測光光学系の光路遮断手段に
はＬＣＤ（液晶）シャッタを用いているが、電磁制御、
あるいは圧電素子を用いた機械式シャッタを用いること
も可能である。

【００３１】１８は波長選択性反射面を持つ第２のダイ
クロイックミラー（光路変換手段）２であり、測光光学
系の光路中に設けており、波長４００〜７００nm（ナノ
メータ）の光を１００％近く反射し、８００nm以上の長
波長を１００％近く透過する膜特性を有している。つま
り、ＬＣＤシャッタ９がＯＦＦ（透過時）の時、被写界
光は、ＬＣＤシャッタ９、前記視感度フィルタ１０、測
光用レンズ１１を通り、そのままダイクロイックミラー
１８で反射し、エリアセンサ１２に到達する。

【００３２】エリアセンサ１２は、測光センサとして機
能させる時には、図２に示すように、「５０×７０」画
素のエリアセンサを「１０×１０」画素ごとの３５の領
域に分割して、ファインダ画面を見かけ上「５×７」
の、計３５個のブロック信号に分けて被写界輝度を測光
している。

【００３３】なお、図２のファインダ視野７ａ内のＳ０
０〜Ｓ４６の各分割測光領域の境界線はエリアセンサの
ブロック分割状態をファインダ上に投影して示した仮想
線であって、実際のファインダではこれらの線は見るこ
とはできない。

【００３４】図１に戻って、撮影者の視線を検出する視
線検出光学系は以下のように構成される。

【００３５】視線検出用の結像レンズ１４は、カメラか
ら所定の位置にある撮影者の眼球１７の瞳孔近傍の像を
前記エリアセンサ１２に結像させるためのものである。
１３ａ，１３ｂは撮影者の眼球１７の瞳孔近傍を波長８
８０ｎｍの中心発光波長を有する光束にて照明する照明
光源であるところの赤外発光ダイオード（以下ＩＲＥＤ
と記す）で、接眼レンズ１６下部に配置されている。

【００３６】また、視線検出用の結像レンズ１４は、極
力、ＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂからの照明光で眼球像をエ
リアセンサ１２に取り込むために、可視光から照明光波
長近傍の波長（４００〜８００ｎｍ）までの光をカット
する材料を含有するレンズであることが望ましい。

【００３７】第１のダイクロイックミラー（光路変換手
段）２４は、撮影レンズ１からの可視域の被写界光（４
００〜７００nm）を透過し、撮影者はそれを接眼レンズ
１６を通じてピント板７上の被写体像を視認可能とし、
上記ＩＲＥＤ１３で照明され、反射してきた撮影者の眼
球像光である波長８８０nmの光を反射する特性を有する
ものである。また、上記の主ミラー２、ピント板７、ペ
ンタプリズム８、接眼レンズ１６によってファインダ光
学系が構成されている。

【００３８】２５（２５ａ〜２５ｃ）は明るい被写体の
中でも視認できるスーパーインポーズ用の高輝度ＬＥＤ
である。ＬＥＤ２５ａ〜２５ｃから発せられた光は、ラ
イトガイドプリズム２８を通り、主ミラー３で反射し、
ピント板７に設けられた微小プリズム７ｂに入射し、そ
こで光路を曲げられ、接眼レンズ１６に接眼している観
察者に到達する。撮影者はピント板７に構成された微小
プリズム７ｂの形状そのものを測距検出点マーク（パタ
ーン）として目視することができる。

【００３９】つまり、図２に示したファインダ視野７ａ
から分かるように、各々の検出点マーク７０〜７２がそ
れぞれＬＥＤ２５ａ〜２５ｃに対応してファインダ視野
内で光り、焦点検出領域（検出点）を表示させることが
できるものである（以下これを「スーパーインポーズ」
表示という）。

【００４０】２２は図２に示すようにファインダ視野７
ａの外に撮影情報を表示するためのファインダ内ＬＣＤ
（以下Ｆ−ＬＣＤと記す）で、照明用ＬＥＤ２１によっ
て照明される。

【００４１】図２において５１はシャッタ速度表示、５
２は絞り値表示のセグメント、５０は視線入力状態であ
ることを示す視線入力マーク、５３は撮影レンズ１の合
焦状態を示す合焦マークである。

【００４２】上記Ｆ−ＬＣＤ２２を透過した光は三角プ
リズム２３によって、図２で示したようにファインダ視
野外に導かれ、撮影者はＦ−ＬＣＤ２２内の各種の撮影
情報を知ることができる。

【００４３】図１に戻って、３１は撮影レンズ１内に設
けた絞り、３２は後述する絞り駆動回路１１１を含む絞
り駆動装置、３３はレンズ駆動用モータ、３４は駆動ギ
ヤ等から成るレンズ駆動部材である。３５はフォトカプ
ラで、レンズ駆動部材３４に連動するパルス板３６の回
転を検知してレンズ焦点調節回路１１０に伝えており、
該焦点調節回路１１０は、この情報とカメラ側からのレ
ンズ駆動量の情報に基づいて前記レンズ駆動用モータ３
３を所定量駆動させ、撮影レンズ１を合焦位置に移動さ
せるようになっている。

【００４４】３７は公知のカメラ本体ＣＤとレンズ本体
ＬＢとのインターフェイスとなるマウント接点である。

【００４５】図３は図１に示す上記構成の一眼レフカメ
ラ本体ＣＢに内蔵された電気的構成を示すブロック図で
あり、図１と同一のものは同一番号をつけている。

【００４６】カメラ本体ＣＢに内蔵されたマイクロコン
ピュータの中央処理装置（以下ＣＰＵと記す）１００に
は視線検出回路１０１、測光回路１０２、自動焦点検出
回路１０３、信号入力回路１０４、ＬＣＤ駆動回路１０
５、ＬＥＤ駆動回路１０６、ＩＲＥＤ駆動回路１０７、
シャッター制御回路１０８、モーター制御回路１０９が
接続されている。

【００４７】また撮影レンズ内に配置された焦点調節回
路１１０、絞り駆動回路回路１１１とは図１で示したマ
ウント接点３７を介して信号の伝達がなされる。

【００４８】ＣＰＵ１００に付随したＥＥＰＲＯＭ１０
０ａは視線の個人差を補正する視線補正データの記憶機
能を有している。

【００４９】エリアセンサ１２の制御回路１０１は、エ
リアセンサ１２からの眼球像あるいは被写界輝度の出力
をＡ／Ｄ変換し、これら像情報、輝度情報をＣＰＵ１０
０に送信する。

【００５０】ＣＰＵ１００は視線検出においては公知で
ある視線検出に必要な眼球像の各特徴点を所定のアルゴ
リズムに従って抽出し、さらに各特徴点の位置から撮影
者の視線を算出する。

【００５１】また測光演算においては、分割された複数
の被写界輝度情報から所定のアルゴリズムに従った重み
づけ演算を行う。

【００５２】ラインセンサ６ｆは、ファインダ画面７ａ
内の３個の測距点マーク７０〜７２に対応した３組のラ
インセンサＣＣＤ−０，ＣＣＤ−１，ＣＣＤ−２によっ
て構成される公知のＣＣＤラインセンサである。

【００５３】自動焦点検出回路１０３はこれらラインセ
ンサ６ｆから得た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１００に
送る。

【００５４】ＳＷ１はレリーズ釦の第一ストロークでＯ
Ｎし、測光、ＡＦ、視線検出動作を開始する測光スイッ
チ、ＳＷ２はレリーズ釦の第二ストロークでＯＮするレ
リーズスイッチ、ＳＷ−ＤＩＡＬ１とＳＷ−ＤＩＡＬ２
は、不図示の電子ダイヤル内に設けたダイヤルスイッチ
で、信号入力回路１０４のアップダウンカウンターに入
力され、電子ダイヤルの回転クリック量をカウントす
る。

【００５５】これらスイッチの信号が信号入力回路１０
４に入力されデーターバスによってＣＰＵ１００に送信
される。

【００５６】１０５は液晶表示素子ＬＣＤを表示駆動さ
せるための公知のＬＣＤ駆動回路で、ＣＰＵ１００から
の信号に従い絞り値５２、シャッタ秒時５１、設定した
撮影モード等の表示を不図示の外部モニタ用ＬＣＤとフ
ァインダ内ＬＣＤ（Ｆ−ＬＣＤ）２５を同時に制御し、
表示させることができる。また測光光学系の光路遮断用
のＬＣＤシャッタ９のＯＮ、ＯＦＦの制御も本回路にて
行う。

【００５７】ＬＥＤ駆動回路１０６は、照明用ＬＥＤ
（Ｆ−ＬＥＤ）２１とスーパーインポーズ用ＬＥＤ２５
を点灯、点滅制御する。ＩＲＥＤ駆動回路１０７は、赤
外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１３ａ、１３ｂを点灯さ
せる。

【００５８】シャッタ制御回路１０８は、通電すると先
幕を走行させるマグネットＭＧー１と、後幕を走行させ
るマグネットＭＧ−２を制御し、感光部材に所定光量を
露光させる。

【００５９】モータ制御回路１０９は、フィルムの巻き
上げ、巻戻しを行なうモータＭ１と主ミラー２及びシャ
ッタ４のチャージを行なうモータＭ２を制御するための
ものである。上記シャッタ制御回路１０８、モータ制御
回路１０９によって一連のカメラのレリーズシーケンス
が動作する。

【００６０】次に、本発明のカメラ全体の動作説明を図
４のフローチャートを基に行う。カメラを不作動状態か
ら所定の撮影モードに設定すると（本実施例ではシャッ
ター優先ＡＥに設定された場合をもとに説明する）カメ
ラの電源がＯＮされ(ステッフ゜#100)、カメラはレリーズ釦
が押し込まれてスイッチＳＷ１がＯＮされるまで待機す
る(ステッフ゜#101)。

【００６１】レリーズ釦が押し込まれスイッチＳＷ１が
ＯＮされたことを信号入力回路１０４が検知すると、Ｃ
ＰＵ１００はカメラＣＢに装着されたレンズＬＢとの間
で相互通信を行い、カメラが測光や、ＡＦを実行するの
に必要なレンズ情報、例えば、撮影レンズの開放ＦN
O.、ベストピント位置等の情報がカメラのメモリに転送
される（ステッフ゜#102）。

【００６２】次に、３組のラインセンサＣＣＤ−０〜Ｃ
ＣＤ−２は被写界光の蓄積動作を開始し、現時点での撮
影画面に対応したセンサ各々のデフォーカス量（像ズレ
量）ＤＥＦ０〜ＤＥＦ２を算出する(ステッフ゜#103)。この
デフォーカス量を求める過程は公知であり、ここでは省
略する。

【００６３】次に測距を行うために、カメラ本体の操作
部材である不図示の測距点選択スイッチが測距点視線選
択モードになっているか、カメラ任せの測距点自動選択
モードになっているかの設定確認を行う(ステッフ゜#104)。

【００６４】ここで、測距領域選択スイッチを視線選択
モードにすることで、撮影者の視線位置を検出する視線
検出モードに入り、ＭＰＵ１００はエリアセンサのＣＣ
Ｄ制御回路１０１に信号を送り、エリアセンサ１２に眼
球像検出動作を行わせる。その結果として、３カ所の測
距領域（測距点マーク７０〜７２に相当）の内、撮影者
の視線位置に最も近い測距領域が一つ選択される(ステッフ゜
#105)。

【００６５】また、測距領域選択が自動モードに設定さ
れていたならば、前記３個の測距領域におけるデフォー
カス量ＤＥＦ０〜ＤＥＦ２を基に、測距領域自動選択サ
ブルーチン(ステッフ゜#106)によって特定の測距領域を選択
する。測距領域自動選択のアルゴリズムとしてはいくつ
かの方法が考えられるが、多点ＡＦカメラでは公知とな
っている中央測距領域に重み付けを置いた近点優先アル
ゴリズムが有効である。

【００６６】上記のごとく測距領域選択がカメラまかせ
の自動あるいは撮影者の視線検出入力によって測距領域
が確定する(ステッフ゜#107)。

【００６７】次に確定された測距領域において、自動焦
点検出回路１０３は焦点検出演算を行い、測距領域が測
距可能であるか否かを判定し(ステッフ゜#108)、不能であれ
ばＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０５に信号を送って
ファインダー内ＬＣＤ（Ｆ−ＬＣＤ）２２の合焦マーク
５３を点滅させ、測距がＮＧであることを撮影者に警告
し、一方、測距が可能であり、所定のアルゴリズムで選
択された測距領域の焦点調節状態が合焦でなければ、Ｃ
ＰＵ１００はレンズ焦点調節回路１１０に信号を送って
所定量撮影レンズ１を駆動させる(ステッフ゜#109)。

【００６８】レンズ駆動後、撮影レンズ１が合焦してい
るか否かの判定を行う(ステッフ゜#110)。

【００６９】所定の測距領域において撮影レンズ１が合
焦していたならば、ＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０
５に信号を送ってファインダー内ＬＣＤ２２の合焦マー
ク５３を点灯させるとともに、ＬＥＤ駆動回路１０６に
も信号を送って合焦している測距領域に対応したスーパ
ーインポーズ用ＬＥＤ２５を点灯させ、該測距領域に対
応するセグメントを光らせることで合焦表示させる。

【００７０】また同時にＣＰＵ１００はＣＣＤ制御回路
１０１に信号を送信してＬＣＤシャッタ９の制御とエリ
アセンサ１２の測光動作を行なわせ、この時、合焦して
いる測距領域に対応した測光領域に重み付けを行なった
測光演算がなされる。

【００７１】本実施形態の場合、上記測光演算結果とし
てセグメントと小数点を用いて撮影レンズの絞り値（Ｆ
５．６）５２を表示している。

【００７２】上記説明したＬＣＤシャッタ９と測光動作
の制御される関係、及び測光演算についての詳細は後述
する。

【００７３】次に撮影者が該測距領域でのピント状態と
測光値を容認しているか否かの判定をＳＷ１のＯＮ，Ｏ
ＦＦで判定し(ステッフ゜#112)、さらにレリーズ釦が押し込
まれてスイッチＳＷ２がＯＮされているかどうかの判定
を行ない、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態であれば再びス
イッチＳＷ１の状態の確認を行なう(ステッフ゜#113)。

【００７４】またスイッチＳＷ２がＯＮされたならばＣ
ＰＵ１００はシャッター制御回路１０８、モーター制御
回路１０９、絞り駆動回路１１１にそれぞれ信号を送信
する。

【００７５】まずモータＭ２に通電し主ミラー２をアッ
プさせ、絞り３１を絞り込んだ後、マグネットＭＧ１に
通電しシャッター４の先幕を開放する。絞り３１の絞り
値及びシャッター４のシャッタースピードは、前記測光
回路１０２にて検知された露出値とフィルム５の感度か
ら決定される。

【００７６】所定のシャッター秒時（１／１２５秒）経
過後、マグネットＭＧ２に通電し、シャッター４の後幕
を閉じる。フィルム５への露光が終了すると、モータＭ
２に再度通電し、ミラー２のダウン、シャッターチャー
ジを行なうとともにモータＭ１にも通電し、フィルムの
コマ送りを行ない、一連のシャッターレリーズシーケン
スの動作が終了する(ステッフ゜#114)。その後カメラは再び
スイッチＳＷ１がＯＮされるまで待機する(ステッフ゜#101リタ
ーン)。

【００７７】上記のごとく、カメラはレリーズ釦が押し
込まれてスイッチＳＷ１（１２）がＯＮすることで、測
光および視線検出の動作が開始されるが、もう少し、測
光を行うタイミングについて説明を行うならば、スイッ
チＳＷ１（１２）がＯＮすると、４秒間の測光タイマー
が作動し、その間、カメラは連続的に測光値を取り込
み、および演算を繰り返し、ファインダ内ＬＣＤ２２と
外部モニタ用ＬＣＤに常に最新の測光演算値つまり、シ
ャッター秒時５１と撮影レンズの絞り値５２を表示す
る。

【００７８】撮影を行う場合は、上記測光タイマ−で繰
り返して行っている測光演算のＳＷ２のレリーズスイッ
チがＯＮする直前の測光演算値で制御を行うことになる
が、カメラが測距動作とレンズ駆動を行っている間にも
測光演算値を表示して、撮影者に知らしめる必要がある
ので、前記図４のフローチャートでのカメラ全体の動作
説明で行った測光を行うタイミングはステップ＃１１１
で初めて行われるのではなく、実際には図４ステップ＃
１０１でスイッチＳＷ１がＯＮした直後に行われてい
て、図４はあくまでも最終測光演算という意味合いで書
かれている。

【００７９】ここで図５を用いて、ＣＰＵ１００の指示
のもとにエリアセンサ１２で行われる測光機能と視線検
出機能の切換タイミングの制御について説明を行う。

【００８０】図５は、上記説明した測光タイマー中に、
エリアセンサ１２が行っている測光値の取り込み、及び
視線検出用の画像取り込みと、測光光学系の光路遮断手
段であるＬＣＤシャッタ９のＯＮ、ＯＦＦのタイミング
について明記したものである。

【００８１】本発明の光学機器（カメラ）の電源ＯＦＦ
時、あるいはＤＣ／ＤＣコンバータがＯＦＦ（測光タイ
マーＯＦＦ）時は、ポジティブタイプのＬＣＤシャッタ
９は透過状態であり、撮影レンズ１からの光束は測光用
レンズ１１を通じてエリアセンサ１２に到達している。
尚、ＬＣＤシャッター９を動作が逆のネガティブタイプ
を用いても良い。

【００８２】ここで、カメラのスイッチＳＷ１（４０）
をＯＮさせると、ＤＣ／ＤＣコンバータがＯＮし、同時
に測光タイマが作動し、４秒間にわたって以下説明する
測光値の取り込み動作が繰り替えされる。エリアセンサ
１２はＣＰＵ１００からの指示のもとにエリアセンサの
ＣＣＤ制御回路１０１を通じて第一回目の被写界光の測
光蓄積動作（ｔ１）を行う。

【００８３】一回目の測光蓄積動作（ｔ１）では、図３
で示した縦５×横７に分割された３５ブロックの分割測
光値を取り込む。一回の測光値の取り込みは蓄積時間を
含め、ほぼ１０ｍｓで完了し、ＣＰＵ１００に転送さ
れ、Ａ／Ｄ変換されたのち測光演算処理がなされる。

【００８４】厳密には蓄積型のエリアセンサ１２のダイ
ナミックレンジは広くないため、一度１ｍｓ程の予備蓄
積測光処理を行い、大まかな明るさを一度測定し、実際
にエリアセンサ１２が電荷を蓄える時間、つまり本蓄積
時間（ｔ１'）の決定を行うことで、測光のダイナミッ
クレンジを拡大している。

【００８５】ここで一回目の測光蓄積動作（ｔ１）で得
られた上記３５ブロックに対応した各測光値は本来測光
すべき撮影レンズ、及び測光光学系を通してエリアセン
サ１２に入射した被写界光の値であるべきであるが、実
際には接眼レンズ１６から視線検出光学系を通ってきた
光（外光）、いわゆるファインダ逆入光をも同時に合わ
せて測光値として取り込んでいることになる。

【００８６】むろん、ここで言うファインダ逆入光と
は、ＩＲＥＤ１３ａ，ｂを点灯させていないので、視線
検出動作時の撮影者の眼球反射光とは異なり、太陽光等
の外光によって照明された眼球近傍の反射光が接眼レン
ズ１６を通り、ダイクロミラー２４で反射して、エリア
センサ１２に入射してきた波長８００ｎｍ以上の光であ
る。

【００８７】一回目の測光蓄積動作（ｔ１）が終了する
と、ＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０５に信号を送っ
て、ＬＣＤシャッタ９をＯＮさせ、被写界光がエリアセ
ンサ１２に入射しないよう測光光学系の光路を遮断す
る。この状態において、エリアセンサ１２は再度二回目
の測光蓄積動作（ｔ２）を行う。

【００８８】本実施形態ではこのような制御を測光制御
手段によって行なっている。二回目の測光蓄積動作（ｔ
２）で得られた測光値は上記説明した通り、撮影被写界
光を測光しているのではなく、ＩＲＥＤ１３が非点灯時
の観察者の眼球近傍の外光による反射光のみを、一回目
の測光蓄積動作（ｔ１）と同様に、縦５×横７に分割さ
れた３５ブロックについて分割測光したものである。

【００８９】またこの時のエリアセンサ１２の二回目の
測光蓄積動作（ｔ２）は、上記一回目の測光蓄積動作時
に行った予備蓄積測光処理は行うことなしに、一回目の
測光蓄積動作時に行った予備蓄積測光で決定された本蓄
積時間（ｔ１'）で制御がなされる。

【００９０】次に、上記一回目の測光蓄積動作と二回目
の測光蓄積動作で得られた３５ブロックのそれぞれの測
光値データ群をＡＥ１、ＡＥ２とすると、ＡＥ１，ＡＥ
２はＣＰＵ１００に送信され、ＡＤ変換された後に同じ
ブロック同士についてＡＥ１−ＡＥ２の差が演算され
る。

【００９１】これを模式的に示したのが図６である。図
６（Ａ）は、上記一回目の測光蓄積動作（ｔ１）によっ
て得られたエリアセンサ１２の測光出力をＣＰＵ１００
が各種補正処理をした後の測光出力値を表したものであ
り、フィルム感度ＩＳＯ１００の時の測光出力値をＺ軸
にとり、エリアセンサ１２の横７ブロック、縦５ブロッ
クをそれぞれＸ、Ｙ軸に配し、各ブロックに対応した測
光出力値をＺ軸にてＥＶ値表示を行っている。この座標
系の取り方は以下の図６（Ｂ）、（Ｃ）ともに共通であ
る。

【００９２】図６（Ａ）のエリアセンサ１２の各ブロッ
クの測光出力値を見ると、ＥＶ１５〜２０の範囲で示さ
れており、これは上記説明した通り、本来測光すべき対
象である撮影被写界光と、接眼レンズ１６からのファイ
ンダ逆入光が合成された出力である。

【００９３】図６（Ｂ）は、上記二回目の測光蓄積動作
（ｔ２）によって得られたエリアセンサ１２の測光出力
を表したものであり、これは撮影被写界光を排除した純
粋なファインダ逆入光をブロック毎に測光出力値ＥＶで
示しており、この値の分布を見ると、接眼レンズ１６を
覗いている観察者の眼球を含んだ顔中央部が暗くて、そ
の両側から外光が回り込んで明るくなっている様子が解
る。

【００９４】図６（Ｃ）は上記図６（Ａ）のエリアセン
サ測光出力値から図６（Ｂ）の同出力を各ブロック毎に
差し引くことによって得られた真の測光すべき対象であ
る撮影被写界光を測光した出力値を表している。

【００９５】図５に戻って、上記一回目の測光蓄積動作
と二回目の測光蓄積動作で得られた測光値の差をもって
真の撮影被写界測光値は所定の測光演算処理がなされた
のちカメラの制御値の形で表示される。

【００９６】二回目の測光蓄積動作が終了すると、撮影
レンズから測光用のレンズ１１を通ってきた撮影被写界
光束が、ＬＣＤシャッタ９がＯＮして遮断されている間
に、ＩＲＥＤ１３は点灯状態になり、撮影者の眼球を照
明する。照明された眼球像はエリアセンサ１２に結像し
ており、エリアセンサ１２はこの眼球像を光電変換し、
後述する視線検出処理のためのデータとしてＣＰＵ１０
０に送信する。

【００９７】ここでエリアセンサ１２が視線検出のため
の光電変換、つまり蓄積動作等に要する時間（ｔ３）は
１２ｍｓ程度で実行される。また眼球像蓄積動作中のみ
ＩＲＥＤ１３は点灯状態にある。

【００９８】エリアセンサ１２の視線検出用光電変換処
理が終了すると、ＬＣＤシャッタ９はＯＦＦとなり、Ｌ
ＣＤシャッタ９は透過状態となって、再びエリアセンサ
１２は測光値取り込み動作に入り、測光タイマがＯＮし
ている間は、測光値取り込み動作を繰り返す。

【００９９】次に、測光演算についての説明を行う。前
記図４中ステップ＃１０２のレンズ通信で得られた撮影
レンズ１のレンズ情報である開放ＦNO.、周辺光量落ち
等のデータを用いて、前記ＡＤ変換されたエリアセンサ
１２の５×７の計３５個の測光ブロック出力に補正を行
い、撮影被写体の正しい輝度信号に変換する。

【０１００】以降、これら各ブロック領域Ｓ00〜Ｓ46セ
ンサ部の補正後の輝度信号をＤ00〜Ｄ46とする。

【０１０１】次に、前記ステップ＃１０７において確定
した測距領域に対応した測光ブロック出力をＡ、この測
光ブロックを上下、左右に取り囲む４つの測光ブロック
平均出力をＢ、出力Ａ，Ｂ以外の測光ブロックの平均出
力をＣとして、主被写体が存在する可能性が最も高い出
力Ａに対して最大の重みをつけ、以下段階的に重みづけ
を行う次式で、カメラの露出値：Ｅを算出する。

【０１０２】Ｅ＝（３×Ａ＋２×Ｂ＋Ｃ）／６一例として、測距領域７１が選択された場合についての
出力Ａ，Ｂ，Ｃの各値は以下の通りである。

【０１０３】Ａ＝Ｄ22 Ｂ＝（Ｄ12＋Ｄ21＋Ｄ23＋Ｄ32）／４Ｃ＝（Ｄ00＋Ｄ01＋Ｄ02＋Ｄ03＋Ｄ04＋Ｄ05＋Ｄ06＋Ｄ
10＋Ｄ11＋Ｄ13＋Ｄ14＋Ｄ15＋Ｄ16＋Ｄ20＋Ｄ24＋Ｄ25
＋Ｄ26＋Ｄ30＋Ｄ31＋Ｄ33＋Ｄ34＋Ｄ35＋Ｄ36＋Ｄ40＋
Ｄ41＋Ｄ42＋Ｄ43＋Ｄ44＋Ｄ45＋Ｄ46）／３０他の測距領域７０、７２が選択された場合も上記例と同
様に算出することで、主被写体に重みを置いた測光演算
が可能となる。

【０１０４】次に視線検出動作について、図７の視線検
出チャートを用いて説明する。図４のステップ１０４に
て視線検出モードに設定されていたならば不図示の視線
検出回路１０１はカメラが現在どのキャリブレーション
データナンバー（ＣＡＬＮｏ．）に設定されているか
を認識し、視線検出に用いるキャリブレーションデータ
をセットする(ステッフ゜#200)。

【０１０５】ここで視線検出のキャリブレーションと
は、視線検出を行う上での個人差の補正を行うもので、
３つの測距マーク７０，７１，７２の両側（７１、７
２）を撮影者が一定時間注視することでデータを取り込
み算出するというものである。

【０１０６】このキャリブレーションデータは複数設定
可能で、カメラを使う人が異なっていたり、眼鏡を装着
しているか否かに応じて区別して設定することで精度の
高い視線検出を行うことが可能である。ちなみに設定さ
れたキャリブレーションデータは、ＥＥＰＲＯＭ１００
ａに記憶される。

【０１０７】次に、視線検出回路１０１は、予備蓄積と
呼ばれる一定時間の蓄積をエリアセンサ１２に実行さ
せ、ＩＲＥＤ１３ａ、１３ｂの照射無しの状態での撮影
者の眼球近傍の画像を取り込む(ステッフ゜#201)。

【０１０８】そして上記の画像信号強度に基づいてエリ
アセンサ１２の本蓄積（実際に視線位置を求めるための
画像を得るための蓄積）時に行う蓄積時間を決定する(ス
テッフ゜#202)。

【０１０９】エリアセンサ１２の蓄積時間及びＩＲＥＤ
１３ａ、１３ｂの照明パワーが設定されると、ＣＰＵ１
００はＩＲＥＤ駆動回路１０７を介してＩＲＥＤ１３
ａ、１３ｂを所定のパワーで点灯させるとともに、視線
検出回路１０１はエリアセンサ１２の蓄積を開始する。

【０１１０】エリアセンサ１２は先に設定された蓄積時
間に従って蓄積動作を終了し、それとともにＩＲＥＤも
消灯される(ステッフ゜#203)。

【０１１１】さらに、エリアセンサ１２にて蓄積された
像信号は順次読み出され、視線検出回路１０１でＡ／Ｄ
変換された後にＣＰＵ１００にメモリされ、視線検出処
理が行われる(ステッフ゜#204)。

【０１１２】このとき、ステップ＃２００で取り込んだ
個人差補正情報が加味される。さらに、上記視線検出処
理で得られた撮影者のピント板上の視線位置に対して最
も近い測距領域が選択される(ステッフ゜#205)。

【０１１３】ここで、簡単に視線検出処理について説明
を行う。図８は、縦５０×横７０の画素エリアセンサ１
２の眼球像信号を画像化したもので、眼球の角膜１７ａ
（図９参照）において、ＩＲＥＤ１３ａ、１３ｂの発光
によって角膜反射像（以下プルキンエ像と記す）１７
ｅ，１７ｄが発生する。また１７ｃは虹彩、１７ｂは瞳
孔である。

【０１１４】なお、図９は視線検出の原理を示す図であ
るが、これは既に公知であるのでその詳細は省略する。

【０１１５】これらの像信号において、プルキンエ像１
７ｅ，１７ｄを含んだＸ−Ｘ’断面の像信号を表したの
が図１０であり、同図において縦軸はエリアセンサ１２
のアナログ信号をデジタル信号化した値で最大２５５カ
ウントとなり、横軸は水平方向の画素数７０個のデータ
があることを意味している。

【０１１６】ＣＰＵ１００において、眼球の照明に使用
された一組のＩＲＥＤ１３ａ、１３ｂの虚像であるプル
キンエ像１７ｅ，１７ｄの位置が検出される。

【０１１７】図１０からもわかる通りプルキンエ像１７
ｅ，１７ｄは光強度の強い輝点として現われるため、光
強度に対する所定のしきい値を設け、該しきい値を超え
る光強度のものをプルキンエ像１７ｅ，１７ｄとするこ
とにより検出可能である。

【０１１８】また瞳孔１７ｂの中心位置は瞳孔１７ｂと
虹彩１７ｃの境界点を複数検出し、各境界点を基に円の
最小二乗近似を行なうことにより算出される。これらプ
ルキンエ像位置と瞳孔１７ｂの中心位置とから眼球の回
転角度θが求まり、さらに二つのプルキンエ像１７ｅ，
１７ｄの間隔からカメラの接眼レンズ１６と撮影者の眼
球１７との距離が算出され、エリアセンサ１２に投影さ
れた眼球像の結像倍率βを得ることができる。

【０１１９】以上のことから、眼球の回転角度θと結像
倍率β、さらにキャリブレーションで得られた個人差補
正情報を用いて、撮影者の視線方向のピント板７上の位
置座標を求めることができる。

【０１２０】尚、上記実施の各形態においては、一眼レ
フカメラに適用した場合を示しているが、これに限定さ
れるものではなく、その他のカメラ、さらには視線検出
機能と測光機能を備えた光学装置であれば、同様に適用
できるものである。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば以上のような各要素を設
定することにより、本出願人が先に特願平１０−１１９
９２３号で提案した光学機器を更に改良し、装置全体の
簡素化及びスペース効率の向上を図った光学機器を達成
することができる。

【０１２２】特に、視線検出機能と測光機能を有するカ
メラにおいて、ファインダ倍率、視野率等のファインダ
性能を低下させることなしにカメラをはじめとする光学
機器全体の小型化を容易に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一眼レフカメラの概略図

【図２】本発明に係るカメラの電気回路図

【図３】本発明に係るファインダ視野図

【図４】本発明に係るカメラ動作のフローチャート

【図５】本発明に係る測光と視線検出のタイミングチャ
ート

【図６】本発明に係る測光処理模式図

【図７】本発明に係る視線検出動作のフローチャート

【図８】本発明に係る撮影者の眼球像図

【図９】本発明に係る視線検出原理説明図

【図１０】本発明に係る撮影者の眼球像断面出力図

【図１１】本発明に係る従来の一眼レフカメラの概略図

【符号の説明】

１撮影レンズ６焦点検出装置６ｆイメージセンサ７ピント板９ＬＣＤシャッタ１２エリアセンサ１３ａ，ｂ赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１６接眼レンズ１７眼球１８ダイクロイックミラー２２４ダイクロイックミラー１７０〜７２測距点マーク１００ＣＰＵ１０１エリアセンサ制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子と、観察者の眼球像を視線
検出光学系により該光電変換素子に導き、該光電変換素
子の出力から観察者の視線情報を検出する視線検出手段
と、被写界光を測光光学系により該光電変換素子に導
き、該光電変換素子の出力から被写界の輝度を測光する
測光手段とを有する光学機器において、測光光学系の光
路中に、該光電変換素子へ入射する光を制御する光制御
手段を設けており、該光制御手段を駆動制御して該測光
光学系からの光又は視線検出光学系からの光を該光電変
換手段に導光していることを特徴とする光学機器。
【請求項２】光電変換素子と、観察者の眼球像を視線
検出光学系により該光電変換素子に導き、該光電変換素
子の出力から観察者の視線情報を検出する視線検出手段
と、被写界光を測光光学系により該光電変換素子に導
き、該光電変換素子の出力から被写界の輝度を測光する
測光手段とを有する光学機器において、該測光光学系の
光路中に、該光電変換素子へ入射する光を制御する光制
御手段を有し、該光制御手段を制御したときに、該測光
光学系と視線検出光学系を介して、該光電変換素子に入
射してきた光に対して得られた第一の信号と、該視線検
出光学系を通して該光電変換素子に入射した光に対して
得られた第二の信号を取り込む測光制御手段を有し、第
一の信号と第二の信号との差を測光光学系を通して入射
してきた真の被写界光の信号としていることを特徴とす
る光学機器。
【請求項３】観察者の視線情報をファインダー系の接
眼レンズを介して検出する視線検出手段と、被写界の輝
度を測光する測光手段を有し、該視線検出手段は、観察
者の眼球像を該接眼レンズを通じて光電変換素子に導く
ための視線検出光学系を有し、該測光手段は、被写界光
を該光電変換素子に導くための測光光学系を有した光学
機器において、該測光光学系の光路中に、該光電変換素
子へ入射する光を遮断する光路遮断手段を有し、該光路
遮断手段の非作動又は作動時に、該光電変換素子に入射
してきた外光に対して得られた第一の輝度信号と、該光
路遮断手段の作動時又は非作動に接眼レンズから該視線
検出光学系を通して該光電変換素子に入射した外光に対
して得られた第二の輝度信号を取り込む測光制御手段を
有し、第一の輝度信号と前記第二の輝度信号との差を該
測光光学系を通して入射してきた真の被写界光の輝度信
号としていることを特徴とする光学機器。
【請求項４】前記観察者の眼球像を前記光電変換素子
に導くための視線検出光学系と、前記被写界光を前記光
電変換素子に導くための測光光学系の各々の光路中に光
路変換手段を有することを特徴とする請求項１，２又は
３の光学機器。
【請求項５】前記光路変換手段は、波長選択性の反射
面を有することを特徴とする請求項４記載の光学機器。